Alginat bazlı adsorbentin akü üretim atıksuyu arıtımında değerlendirilmesi
Evaluation of alginate based adsorbent in battery production wastewater treatment
Yazar: AYŞENUR PINAR ŞAHİN
Danışman: DOÇ. DR. ÇİĞDEM MORAL
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Ağır metaller = Heavy metals

Özet:
Çevre kirliliği günümüzde oldukça önemli bir sorundur. Çevre kirliliğine sebep olan etmenlerden biri de endüstriyel faaliyetler sonucunda oluşan atıksulardır ve bu endüstriyel faaliyet kollarından biri de akü üretim tesisleridir. Akü üretimi gerçekleştirilen faaliyetler sonucunda açığa çıkan atıksular düşük pH değerine sahip olması ve yüksek konsantrasyonlarda ağır metal iyonları içermesi sebebi ile alıcı sistem karakterizasyonu ve ekosistemi için büyük bir tehdittir. 
Atıksularda bulunan ağır metallerin giderilmesi için kullanılan yöntemlerden biri adsorpsiyondur ve oldukça ekonomik ve kolay uygulanabilir bir sistemdir. Adsorpsiyon sistemlerinde kullanılan birçok adsorbent çeşidi bulunmaktadır ve absorplayıcı özelliği yüksek olan alginat ile yumurta kabuğu materyalleri bu seçenekler arasında yer almaktadır. 

Çalışma kapsamında alginat ile yumurta kabuğu tozu birleştirilerek kompozit boncuklar oluşturulmuş ve oluşturulan bu adsorbentin akü üretim tesisi atıksuyundan Pb+2 giderimi değerlendirilmiştir. İlk olarak kompozit boncukların oluşturulmasında kullanılacak yumurta kabuğu çeşitli ön işlemlere tabi tutularak arıtım performansı arttırılmıştır. 1:1 g/g oranında alginat-yumurta kabuğu kompozit boncukları ile sentetik 50 mg/l Pb+2 içeren sentetik atıksu, çeşme suyu ve endüstriyel atıksuyu ile kesikli sistemde Pb+2 giderimi gerçekleştirilerek optimum deney koşulları belirlenmiştir. 1 M NaOH, 0,1 M NaCl, 1 M NaCl ve 0,1 M HNO3 ile temas ettirilen alginat-yumurta kabuğu kompozit boncukları ile desorpsiyon deneyleri gerçekleştirilmiş ve boncukların yeniden kullanılabilirlik potansiyelleri incelenmiştir. Takip eden aşamada ideal deney koşullarından yararlanılarak gerçek akü üretim tesisi atıksuyu ve çeşme suyu numuneleri ile şırınga düzeneğinde 3 ml/dk akış hızında arıtım gerçekleştirilmiştir. İlgili çalışmanın son aşamasında 1:1 g/g oranında alginat-yumurta kabuğu boncukları ile 10 mg/l Pb+2 konsantrasyonuna sahip, pH=6 değerindeki akü üretim tesisi 
atıksuyu ile 3 ml/dk akış hızında sürekli arıtım kolonunda 20 günlük adsorpsiyon deneyleri gerçekleştirilmiş ve oluşturulan adsorbentin endüstriyel atıksudan ağır metal giderimi değerlendirilmiştir. 

İlgili yüksek lisans tezi kapsamında kesikli sistem çalışmaları için <100 µm partikül boyutunda, yalnızca yıkama, durulama ve kurutma işlemlerinden geçirilmiş ham yumurta kabukları uygun bulunmuştur. Kesikli sistem deneylerinde en uygun kompozit oranı 1:1 g alginat/g yumurta kabuğu olarak belirlenmiştir. Arıtım işlemleri için optimum deney koşulları pH=6, 50 mg/l Pb+2 başlangıç konsantrasyonu, 10 mg adsorbent, 30 °C sıcaklık, 120 rpm karıştırma hızı ve 24 saat temas süresi olarak belirlenmiştir. Şırınga düzeneğinde gerçekleştirilen deneylerde çeşme ve gerçek akü üretim tesisi atıksularının ikisinde de istenilen verim alınamamıştır. Çalışmanın son aşaması olan sürekli 
sistemde gerçek akü üretim tesisi ile 20 gün süresince gerçekleştirilen deneylerde %87,5 arıtım verimi elde edilmiş ve 75,6 mg/g adsorpsiyon kapasitesine ulaşılmıştır. Arıtım sonuçları incelendiğinde alginat-yumurta kabuğu kompozit boncuklarının akü üretim tesisi atıksuyunda bulunan Pb+2 ağır metalinin giderilmesi için verimli bir alternatif olarak görülmüştür.

Abstract:
Environmental pollution is an important problem. One of the factors that cause environmental pollution is the wastewater generated as a result of industrial activities, and one of these is battery production facilities. The wastewater is a major threat to receiver system characterization and ecosystem. One of the methods used for the removal of heavy metals contained in wastewater is 
adsorption. There are many types of adsorbents used in adsorption systems, and alginate and eggshell are alternatives. 

Within the scope of the study, composite beads were formed by combining alginate with eggshell powder and Pb+2 removal of this adsorbent from the battery production wastewater was evaluated. Firstly, the eggshell to be used in the creation of composite beads has been subjected to various pretreatments. 1:1 g/g at a rate of alginate-eggshell beads synthetic composite with 50 mg/l Pb+2
containing synthetic wastewater, tap water and industrial wastewater in a batch system were performed, and the optimum experimental conditions were determined. Desorption experiments were performed with alginate-eggshell composite beads contacted with 1 M NaOH, 0.1 M NaCl, 1 M NaCl and 0.1 M HNO3. Then, treatment was carried out at a flow rate of 3 ml/min in the syringe assembly with battery plant wastewater and tap water by taking advantage of the ideal experimental conditions. Finally, adsorption experiments with 1:1 g/g at a rate of alginate-eggshell beads and wastewater of the battery manufacturing plant with concentration of 10 mg/l Pb+2 and pH=6 by continuous column adsorption experiments were performed at a flow rate of 3 mL/min for 20 days. 

In this thesis, only raw eggshells with a particle size of <100 µm have been found suitable for batch system studies. In batch system experiments, the optimal composite ratio was determined as 1:1 g alginate/g eggshell. The optimum experimental conditions for the treatment processes were determined as pH=6, 50 mg/l Pb+2 initial concentration, 10 mg adsorbent, 30 °C temperature, 120 rpm 
mixing speed and 24 hour contact time. In the experiments carried out in the syringe assembly, the desired efficiency could not be obtained in both wastewater samples. In the experiments carried out for 20 days with the real battery manufacturing wastewater in the continuous system, 87.5% 
purification efficiency was achieved and 75.6 mg/g adsorption capacity was reached. As a result, alginate-eggshell composite beads were seen as an efficient alternative for the removal of Pb+2 heavy metal in the battery production plant wastewater.