Doğal zeolit ile atık sulardan ağır metal iyonlarının uzaklaştırılması /
Yazar: HALDUN KURAMA
Danışman: DOÇ.DR. MUAMMER KAYA
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1994
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık su = Waste water ; Ağır metaller = Heavy metals ; Zeolitler = Zeolites ; İyon = Ion

Özet:
IV ÖZET Bu çalışmada X-Ray analizleri ile klinoptilolit içeriği 0.87 olarak tespit edilen Bigadiç üst tüf birimi zeolitik tüflerinin kullanılmış sulardan ağır metal iyonları (Pb*\ Cu**, Cd** ve Hg") nın azaltılmasında iyon değiştirici olarak kullanım olanakları araştırılmıştır. Deneyler, klinoptilolit malzemenin iyon değiştirici yatak olarak kullanıldığı kolon uygulaması şeklinde tekrarlanan kapalı devre (close circuit)-sürekli ve sürekli sistem içerisinde gerçekleştirilmiştir. Ağır metal iyonları ile değişim işlemi öncesi NaCI çözeltisi ile ön işlemin değişim kapasitesini arttırdığının belirlendiği çalışmalarda uygun koşullar; 6 ml/dk akış hızı ve 42 BV NaCI kullanımı şeklinde tespit edilmiştir. ön işlem dışında değişim kapasitesi üzerinde etkili olan akış hızı, pH, yatak parça boyutu, yatak hacmi ve çözelti konsantrasyonu gibi uygulanan parametreleri tekrarlanan-sürekli sistem içinde test edilerek arıtım için uygun koşullan Yatak parça büyüklüğü; 0.600-0.850 mm, Yatak hacmi; 30 cm3, 23 gr, pH; 4,5 Akış hızı; 9 ml/dk, 18 BV/h şeklinde belirlenmiştir. Klinoptilolit değişim kapasitesinin çözelti konsantrasyon artışı ile orantılı olarak arttığı tespit edildiği, artan besleme konsantrasyonları ile yapılan çalışmalar sonrası, metal iyonlarına karşı çizilen iyon değişim izothermleri ile klinoptilolit seçiciliği; Pb^Cu", Cd^Hg" şeklinde belirlenmiştir. Yukarıda belirlenen uygulanım koşullarında Pb**, Cu", Cd~ ve Hg** metal iyonları için klinoptilolit değişim kapasitesi sırasıyla 0.7540, 0.6984, 0.6980, 0.5530 meg/g olarak tespit edilmiştir. Uygun yeniden kullanım olanaklarının test edildiği rejenerasyon çalışmaları sonrası 6 ml/dk, 12 BV/h, 42 BV NaCI kullanımı ve pH 4.5 şartlarında % 98 şartlarında rejenerasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Yapılan kinetik çalışmalarda, klinoptilolit- ağır metal iyonu değişim işlemi için değişim hızı kontrolünün parçacık diffüzyonunun etkisinde olduğu ve diffüzyon hızının besleme konsantrasyonu ve değişim süresi ile orantılı olarak değiştiği tespit edilmiştir.

Abstract:
SUMMARY Utilization of Bigadiç upper zone zeolitic tuffs, which contains about % 87 Clinoptilolite (determined by X-Ray diffraction) for removal some heavy metal ions (Pb**, Cu*\ Cd", Hg") from waste water was the main objective of this study. ion exchange studies were carried out under the continuous close-circuit system. Before ion exchange tests, zeolite samples were pretreated with sodium chloride to improve the ion exchange capacity. The best pretreatment conditions are 6 cmVmin (flowrate), 42 BV of NaCI solution use. Otherthan pretreatment; particle size, bed volume, pH and flowrate affected the ion exchange capacity of Clinoptilolite. The best operation conditions for the highest ion exchange capacity is as follows: Particle Size = 0.6-0.850 mm Bed Volume = 30 cm3 Flow Rate = 18BV/h pH - 4.5 The study of selectivity of the Na-exchange Clinoptilolite at different initial influent solution has been achieved by plotting the exchange isotherm relative to metal cations. This showed that the order of effiency of the zeolite decreasing as follows; Pb~> Cu", Cd"> Hg~ After the laboratory experiments under the close-circuit system, the ion exchange capasities of Clinoptilolite determined as below; Pb" = 0.7540 meg/g Cu** = 0.6986 meg/g Cd~ = 0.6980 meg/g Hg~ = 0.5530 meg/g The rejenaration conditions have been determined and optimized in order to achive a good reproductibility of the results for chosen heavy metal ions. The following values for rejenerating solution were found as the best. The exchange kinetics has been also studied and found that the particle controlled diffusion predominated during the ion exchange process.