Endüstriyel arıtma çamurlarından ağır metal gideriminin incelenmesi

Endüstriyel ve evsel arıtma tesislerinde oluşan yüksek miktarlardaki arıtma çamurları pek çok organik kirleticiler, ağır metaller ve patojenler içermektedirler. Çevrede, özellikle de canlılar üzerinde ciddi olumsuzluklar oluşturan ağır metallerin giderimi, çevreye olan zararlarının minimize edilmesi ve kirlilik kontrolünün sağlanması bakımından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, içerdikleri ağır metaller nedeniyle tehlikeli atık kapsamına giren endüstriyel arıtma çamurlarından ağır metal giderimi incelenmiştir. Arıtma çamurlarından ağır metal gideriminde akrilik asit, akrilik asit DADMAC ve akrilik asit Ni asetat hidrojelleri kullanılmıştır. Endüstriyel arıtma çamurlarından ağır metal giderimine hidrojel miktarının, temas süresinin, çalkalama hızının, pH'ın ve hidrojellerin şişirilmesinin etkileri incelenmiştir. Arıtma çamurundan optimum deneysel koşullarda (7.5 g/L hidrojel miktarı, 4 saatlik temas süresi ve 150 rpm çalkalama hızı) Aac hidrojeli ile Cu giderim verimi %58.49, Ni giderim verimi %90.29, Zn giderim verimi %90. 06 ve Toplam Cr giderim verimi %82. 48 olarak belirlenmiştir. Aac-Dad hidrojeli ile Cu giderim verimi %60.07, Ni giderim verimi %86.97, Zn giderim verimi %85. 62 ve Toplam Cr giderim verimi %76. 00 olarak tespit edilmiştir. Aac-Ni hidrojeli ile yapılan çalışmalarda ise, Cu giderim verimi %68.81, Ni giderim verimi %80.22, Zn giderim verimi %86. 52 ve Toplam Cr giderim verimi %75. 65 olduğu belirlenmiştir. Arıtma çamurlarından ağır metal giderimine pH'ın etkisini belirlemek için yapılan çalışmalarda ise Aac hidrojeli ile pH 5'te, %29. 81 Cu giderimi, %57. 49 Ni giderimi, %80. 40 Zn giderimi ve % 86.09 Toplam Cr giderimi elde edilmiştir. Aac-Dad hidrojeli ile pH 5'te %44. 22 Cu giderimi, %64. 85 Ni giderimi, %81. 84 Zn giderimi ve % 80.45 Toplam Cr giderimi belirlenmiştir. Aac-Ni hidrojeli ile pH 5'te ise %43. 13 Cu giderimi, %53. 59 Ni giderimi, %84. 64 Zn giderimi ve %67. 05 Toplam Cr giderimi elde edilmiştir. Hidrojelleri şişirerek yapılan çalışmalarda ise hidrojelleri şişirmeden yapılan çalışmalarda elde edilen giderimlere göre daha yüksek Cu, Zn ve Toplam Cr giderimleri sağlanmıştır. Bu çalışmada arıtma çamurlarından ağır metal gideriminin yanı sıra atıksudan ağır metal giderim çalışmaları da gerçekleştirilmiştir. Atıksudan ağır metal giderimine hidrojel miktarının, temas süresinin, çalkalama hızının ve hidrojelleri şişirmenin etkisi araştırılmıştır. Aac hidrojeli ile optimum deneysel koşullarda (25 g/L hidrojel miktarı, 4 saatlik temas süresi ve 150 rpm çalkalama hızı) belirlenen Cu giderim verimi %87.15, Ni giderim verimi %59.56, Zn giderim verimi %72. 86 ve Toplam Cr giderim verimi %61.46'dır. Aac-Dad hidrojelinde ise, Cu giderim verimi %93.96, Ni giderim verimi %69.00, Zn giderim verimi %81. 94 ve Toplam Cr giderim verimi ise %67. 74 olarak belirlenmiştir. Aac hidrojelinin Cu, Ni, Zn ve Toplam Cr için adsorpsiyon kapasitesi, q, sırasıyla 2 .74, 1 .91, 6.71 ve 7.24 mg/g olarak tespit edilmiştir. Aac-Dad hidrojelinde adsorpsiyon kapasitesi, q, ise, Cu, Ni, Zn ve Toplam Cr için sırasıyla 2 .96, 2 .21, 7.55 ve 7.98 mg/g olduğu belirlenmiştir. Hidrojellerin şişirilmesinin etkisini araştırmak için gerçekleştirilen çalışmalarda, Aac hidrojelinde şişirmeyle ağır metal gideriminin arttığı, Aac-Dad hidrojelinde ise ağır metal giderimlerinde fazla bir değişiklik olmadığı tespit edilmiştir. Galvanoteknik sanayine ait atıksuda bulunan Cu, Ni, Zn ve Toplam Cr konsantrasyonlarını temsil eden ve sentetik olarak hazırlanan çoklu ve tekli ağır metaller içeren atıksularla da giderim çalışmaları yapılmıştır. Çalışmalar kapsamında desorpsiyon ve termodinamik çalışmalar da gerçekleştirilmiştir. Gerçek ve sentetik olarak hazırlanan atıksulardan ağır metal giderim çalışmalarında elde edilen verilerin Langmuir ve Freundlich izotermleri ile kinetik modellere uygunluğu da araştırılmıştır. Hidrojelle gerçek ve sentetik atıksudan metal gideriminin Freundlich izotermine ve yalancı ikinci dereceden kinetik modele uygun olduğu belirlenmiştir. Aac hidrojeli ile termodinamik çalışmalar sonucu elde edilen deneysel verilere göre, Gibbs serbest enerji değerleri ve adsorpsiyon entalpisi negatif olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar reaksiyonun kendiliğinden meydana geldiğini ve ekzotermik bir süreç olduğunu göstermektedir. Aac ve Aac-Dad hidrojelleri ile yapılan desorpsiyon çalışmalarında ise, 24 ve 48 saatlik bekleme sürelerinde desorpsiyon oranları % 0-2. 5 arasında değişmiştir. Hem arıtma çamuru ile hem de atıksu çalışmalarında elde edilen sonuçlara göre, akrilik asit, akrilik asit DADMAC ve akrilik asit Ni asetat hidrojellerinin ağır metal gideriminde kullanılabileceği belirlenmiştir. Adsorban olarak kullanılan hidrojellerden Aac hidrojeli ile arıtma çamurundan ağır metal giderim çalışmalarında, Aac-Dad hidrojeli ile atıksudan ağır metal giderim çalışmalarında daha yüksek giderim verimleri elde edilmiştir. Bu nedenle arıtma çamurundan ağır metal gideriminde Aac hidrojelinin, atıksulardan ağır metal gideriminde ise Aac-Dad hidrojelinin kullanımının uygun olacağı belirlenmiştir.