Ponza ile bakır iyonlarının ve kurşun iyonlarının adsorpsiyon karakteristikleri
Adsorption characteristics of copper and lead ions with pumice
Yazar: Bakıcı Tanaydın, Zümra; Tanaydın, Mehmet Kayra; Ince, Muharrem; Demirkıran, Nizamettin
Dergi: Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Vol. 12 No. 2, 2021
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Adsorpsiyon,Cu (II),Pb (II),Ponza ; Adsorption,Cu(II),Pb(II),Pumice

Ağır metal iyonları sahip oldukları toksik etkilerinden dolayı canlı organizmalara ve canlıların yaşadıkları çevreye zarar verebilmektedirler. Ağır metaller ile kirlenmiş su, toprak ve havanın iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu iyonları uzaklaştırmak için kullanılan geleneksel yöntemler arasında adsorpsiyon düşük maliyetli ve çevre dostu yöntemlerden biridir. Bu çalışmada, kesikli bir sistemde, ponza kullanılarak çözeltilerden Cu(II) ve Pb(II) metal iyonlarının uzaklaştırılması amaçlanmıştır.  Çalışmada, adsorban miktarı etkisi (0.1-0.5g), Cu(II) ve Pb(II) iyon çözeltilerinin derişim etkisi (Cu(II) için; 3.2-31.8 ppm, Pb(II) için; 10.2-103.6 ppm), çözeltilerin pH etkisi (Cu(II) için 3-6.1(doğal pH), Pb(II) için 3-5.25(doğal pH)) gibi değişken parametrelerin etkileri incelenmiştir. Çözeltilerin iyon derişimlerinin arttırılmasıyla adsorpsiyon veriminin azaldığı, pH değerinin ve adsorban miktarının arttırılması ile adsorpsiyon veriminin arttığı belirlenmiştir. Adsorban miktarının 0.4 g, çözelti iyon derişiminin 6.4 ppm ve pH değerinin 6.1 olduğu optimum şartlarda %91 bakır giderim verimi elde edilirken adsorban miktarının 0.4 g, çözelti iyon derişiminin 20.7 ppm ve pH değerinin 5.2 olduğu optimum şartlarda %97.7 kurşun giderim verimi elde edilmiştir. Deneysel olarak elde edilen adsorpsiyon verilerine Langmuir, Freundlich, Temkin ve Harkins-Jura adsorpsiyon izoterm modelleri uygulanarak modellenmiş ve izoterm sabitleri hesaplanmıştır. Bakır ve kurşun iyonlarının adsorpsiyonunda Freundlich izoterm modeli deney verilerine en uygun model olarak belirlenmiştir. Bakır için ponzanın maksimum adsorplama kapasitesi 2.55 mg g-1, kurşun için ponzanın maksimum adsorplama kapasitesi 10.28 mg g-1 olarak bulunmuştur.  Adsorpsiyon kinetiklerinin yalancı ikinci mertebeden tepkime kinetik modeline daha uyumlu olduğu belirlenmiştir. Farklı sıcaklıklarda standart serbest enerji değişimi (ΔG°) hesaplanmış, buna bağlı olarak adsorpsiyon reaksiyonunun entalpi (ΔH°) ve entropi (ΔS°) değerleri belirlenmiştir. Elde edilen değerlerde ponza üzerine bakır ve kurşun iyonlarının adsorpsiyonu 20-50°C arasında ekzotermik olduğunu göstermiştir. Yapılan çalışmada elde edilen sonuçlar, diğer adsorbanlarla karşılaştırıldığında ponzanın sulu çözeltilerden ağır metallerin gideriminde etkin, ekonomik ve alternatif bir adsorban malzemesi olabileceğini göstermiştir.

Heavy metal ions can harm living organisms and the environment in which they live, due to of their toxicity values. It is necessary to improve water, soil and air contaminated with heavy metals. Among the conventional methods used to remove these ions, adsorption is one of the low cost and environmentally friendly methods. In this study, it was  aimed to remove Cu (II) and Pb (II) metal ions from solutions using pumice in a batch system. In the study, the effects of variable parameters such as the effect of the amount of adsorbent (0.1-0.5g), the effect of concentration of Cu(II) and Pb(II) ion solutions(for Cu(II);3.2- 31.8 ppm for Pb(II); 10.2-103.6 ppm), the effect of pH of the solutions(for Cu(II) 3-6.1 (natural pH), Pb(II) 3-5.25(natural pH) were investigated. It was determined that the adsorption efficiency decreased by increasing the ion concentrations of the solutions, and the adsorption efficiency increased by increasing the pH value and the amount of adsorbent.While 91% copper removal efficiency was obtained under optimum conditions where adsorbent amount was 0.4g, solution ion concentration was 6.4 ppm and pH value was 6.1, 97.7% lead removal efficiency was obtained under optimum conditions where adsorbent amount was 0.4g, solution ion concentration was 20.7 ppm and pH value was 5.2. The adsorption data obtained experimentally were modeled by applying Langmuir, Freundlich, Temkin and Harkins-Jura adsorption isotherm models and the isotherm constants were calculated. In the adsorption of copper and lead ions, the Freundlich isotherm model was the most suitable model for the experimental data. The maximum adsorption capacity of pumice for copper was found to be 2.55 mg g-1, and the maximum adsorption capacity of pumice for lead was 10.28 mg g-1. It was determined that the adsorption kinetics were more compatible with the pseudo-second-order reaction kinetic model. The standard free energy change (ΔG°) at different temperatures was calculated, and accordingly the enthalpy (ΔH°) and entropy (ΔS°) values of the adsorption reaction were determined. The values obtained showed that the adsorption of copper and lead ions on pumice was exothermic between 20-50°C and was applicable. The results obtained in the study showed that pumice can be an effective, economical and alternative adsorbent material in the removal of heavy metals from aqueous solutions when compared with other commercially used adsorbents.