Değişken kimyasal koşullar altında pirit minerali ile krom (VI) indirgenme reaksiyonuna EDTA ve sitrat ligandlarının etkisi: Reaksiyon mekanizmasının tespiti ve kinetik modelleme
Role of EDTA and citrate on chromium (VI) reduction with pyrite under variable chemical conditions: Determination of reaction mechanisms and kinetic modeling
Yazar: CİHAN ARI
Danışman: DOÇ. DR. ÇETİN KANTAR
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Krom çevrede +2 ve +6 oksidasyon basamakları halinde bulunurken, en yaygınformu Cr(III) ve Cr(VI)'dır. Cr(VI) diğer türlere göre daha toksiktir. Atıksu ve yeraltı sularında Cr(VI)' nın arıtılmasına yönelik pek çok kimyasal ve biyolojik yöntem kullanılmaktadır. Pirit ile Cr(VI) arıtımı bu yöntemlerden birtanesidir. Pirit (FeS2), sülfür içeren bir demir mineralidir ve sülfid yataklarında bolca mevcut olup, ekonomik değeri bulunmamaktadır. Pirit yönteminin yaygın olarak kullanılmasında piritin indirgen özellik taşıması önemli bir etkendir. Uygulamada toksik etkisi ve hareketliliği daha fazla olan Cr(VI) değerlikli kromun daha stabil ve zararsız Cr(III) değerlikli kroma indirgenmesi hedeflenir. Cr(VI Cr(III)'e indirgenirken, piritteki Fe(II) ve disülfid (S-2) ayrı ayrı Fe(III) ve SO4-2'ye yükseltgenir. Ancak oluşan Cr(III) iyonları ortamda Cr(OH)3(k), Fe(OH)3(k) ve/veya CrxFe(1-x) (OH)3(k) olarak çökelir, arıtma ve arazi uygulamalarında, oluşan bu Fe ve Cr çökeltileri zamanla pirit yüzeyini kaplayarak (pasivizasyon) piritin Cr(VI) giderim verimini olumsuz etkilemektedir. Bu tezde sitrat ve EDTA ligandlarının eklenmesi sonucu Cr(III) ve Fe(III) çözünürlüğü arttırılmış ve yüzeyde tortu oluşumu önlenmiştir. Çalışılan iki ligand arasında sitrat EDTA'ya oranla, oluşturduğu Cr(III)-ligand ve Fe(III)-ligand kompleksleri ile Cr(VI) gideriminde daha etkilidir. Kesikli Cr(VI) indirgenme ve sürekli akımlı 1-D kolon deneyleri yapılarak ilgili reaksiyon mekanizması aydınlatılmış, yöntemin arazi ve sürekli akımlı reaktör koşullarında uygulanabilirliği test edilmiştir.

Anahtar sözcükler: Krom (VI), Pirit, Sitrik asit, EDTA, İndirgenme

Abstract:
Chromium can be found in oxidation states ranging from +2 to +6 while Cr(III) and Cr(VI) are the most dominant oxidation states in the environment. Of all these Cr(VI) is the most toxic chromium species. There are multiple chemical and biological methods for the treatment of water and waste water contaminated with Cr(VI). A common chemical method is the use of pyrite. Pyrite (FeS2) is an iron sulfide which can be found worldwide in many sulfide are deposits. The method exploits the reductive property of pyrite. While Cr(VI) is reduced to Cr(III), Fe(II) and disulfide (S-2) in pyrite oxidized to Fe(III) and SO4-2, respectively. However, both Cr(III) and Fe(III) have very low solubility, and thus precipitate as Cr(OH)3(s), Fe(OH)3(s) and/or CrxFe(1-x) (OH)3(s) species on the pyrite surface. This forms a passivating layer on the pyrite surface, which then, inhibits further Cr(VI) reduction. The purpose of this thesis is the use a complexing ligand (citrate and EDTA) to prevent the accumulation of oxidation products on the pyrite surface by forming highly soluble Cr(III)-ligand and Fe(III)-ligand complexes. Laboratory batch and spectroscopic analysis were performed to determine reaction mechanisms involved as well as kinetic reaction constants. 1-D column experiment, were used to test the applicability of pyrite – based Cr(VI) treatment in the field.

Keywords: Hexavalent chromium, Pyrite, Citrit acid, EDTA, Reduction