Artık materyal kullanılarak adsorpsiyon yöntemi ile atıksulardan kurşun giderimi
Lead removal from wastewaters by adsorption using waste material
Yazar: SELAHİ GÜNEŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT GÜREL
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Gelişen teknoloji, insanların tüketim alışkanlıklarını değiştirerek, endüstrinin farklı üretim potansiyelini ortaya çıkarmıştır. Sanayileşmenin artması, hammadde ve ürün çeşitliliğini etkilemiştir. Üretimden sonra fabrikalarda çeşitli atıklar açığa çıkar ve bu zehirli maddeler çevreye bırakılır. Deşarj edilen atıklar çevrede biriktiklerinde oldukça zehirlidir. Bu atıklar yapısında ağır metalleri de içerirler. Ağır metallerden biri kurşun (II) iyonudur. Son yıllarda sanayilerden kaynaklanan atıksuların çeşitliliği ve miktarı artmaktadır. Atıksulardaki bu çeşitlilik, atıkların bertarafında kullanılan klasik arıtma yöntemlerini yetersiz kılmaktadır. Ayrıca bu arıtma yöntemleri iyileştirme maliyetlerini artırabilmektedir. Değerli metallerin geri kazanımı, farklı arıtma metotlarının önemini artırmaktadır. Araştırmalar, ağır metalleri uzaklaştırmak için birçok yöntemin kullanıldığını göstermiştir. Bu çalışmada, sentetik ve akü sanayi atıksularından kurşun (II) iyonlarının biyosorpsiyonu için Kapya biberi (Capsicum annuum L.) çekirdeklerinin kullanımı araştırılmıştır. Çalışmalarda Kapya biber çekirdeklerine ön kimyasal işlem uygulanmamıştır. Kurşun, en çok batarya endüstrisinde kullanılan bir ağır metaldir. Bu yüzden çalışmalarda akü sanayi atıksuyu seçilmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan biyokütle boyutu 125-250 μm aralığındadır. Yapılan deneylerde optimum pH değerinin sentetik atıksu için 5 olduğu bulunmuştur. Çalışmalar, 25°C sabit sıcaklıkta ve başlangıç kurşun konsantrasyonu genellikle ortalama 100 mg/L olacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda adsorbent dozajı 1,2 g/L olarak belirlenmiştir. Biyosorpsiyon süreci için detaylı kinetik ve izoterm çalışmaları gerçekleştirilmiştir. İzoterm analizlerinde Langmuir, Freundlich ve Temkin izoterm modelleri kullanılmıştır. Bu çalışmada değerlendirilen kinetik modeller ise yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece ve Weber Morris modelleridir. Çalışmalar sonunda biyosorpsiyonun yalancı 2. derece kinetik modeli ve Langmuir izoterm modeli ile açıklanabileceği belirlenmiştir. Langmuir izoterm modeline göre maksimum tutma kapasitesi 29,67 mg/g olarak bulunmuştur. Deneysel çalışmalar sonucunda sentetik atıksu ile yapılan çalışmalarda, 5,4 g/L adsorbent dozajı ile ortalama 100 mg/L kurşun içeren sentetik atıksuda 90 dakika sonunda maksimum % 94 lük bir giderim verimine ulaşılmıştır. Gerçek atıksu kullanılarak yapılan adsorbent dozajı deneyinde 10 g/L ve 8 g/L miktarda biyokütle kullanımı sonunda sırasıyla % 37,5 ve % 71 lik giderim verimine ulaşılmıştır.

Abstract:
Developing technology has revealed the different production potential of the industry by changing the consumption habits of people. Increasing in industrialization affected the variety of raw materials and products. Various wastes emerge after manufacturing processes in factories and these toxic wastes are released into environment. The discharged wastes are quite toxic when they accumulate in environment. These wastes contain heavy metals in their structure. One of the heavy metals is lead (II) ion. The variety and quantity of wastes originating from industries are increasing in recent years. Classical treatment methods which used for disposal of wastes are inadequate due to this variety of wastewaters. Also, these treatment methods can increase reclamation costs. Recovery of precious metals raises the importance of different treatment methods. Studies have showed that a lot of methods could be used to remove heavy metals. In this study, the use of Capia pepper (Capsicum annuum L.) seeds for biosorption of lead (II) ions from synthetic and storage battery industry wastewaters has been investigated. The biomass was used without pretreatment by chemicals. Lead is a heavy metal mostly used in storage battery industries. Therefore, storage battery industry wastewater was choosen. The size of the biomass used in the studies was in the range of 125-250 µm. It was found in the experiments that the optimum pH value for synthetic wastewater was 5. Studies were conducted at a constant temperature of 25°C. The average initial lead concentration in synthetic wastewater was 100 mg/L, generally. In experimental studies, the adsorbent dosage was determined as 1.2 g/L. Kinetic and isotherm studies for biosorption process were carried out in detail. Langmuir, Freundlich and Temkin isotherm models were used in isotherm analyses. The kinetic models evaluated in this study are pseudo first order, pseudo second order and Weber Morris models. At the end of the studies, it was determined that the biosorption could be explained with pseudo second order kinetic model and Langmuir isotherm model. Maximum sorption capacity was found to be 29.67 mg/g according to Langmuir isotherm model. At the end of the studies conducted with synthetic wastewaters, a maximum removal efficiency of 94% was obtained by using 5.4 g/L biomass with synthetic wastewater containing approximately 100 mg Pb2+/L at the end of 90 minutes treatment. In the study of adsorbent dose carried out with real wastewater, removal efficiencies of 37.5% and 71% were obtained by using 10 g/L and 8 g/L biomass, respectively.