Cep telefonu pillerinin asidik ortamda çözündürülerek metal miktarlarının tespiti ve hidroksitleri şeklinde çöktürülmesi

Dünyada ve paralel olarak Türkiye'de kullanımı giderek yaygın hale gelen cep telefonlarında bulunan pillerin kullanım ömürlerim doldurduktan sonra atılmaları, kontrolü gereken yeni bir çevre sorununu da beraberinde getirmiştir. Cep telefonlarında kullanılan pillerin içeriğinde ağır metaller bulunmaktadır. Bu pillerin, dolayısıyla içerdikleri ağır metallerin evsel atıklarla birlikte gelişigüzel bir şekilde çöpe atılmaları, tehlikeli atık birikimine yol açmakta, bu da insan sağlığı ve çevre açısından önemli bir tehdit oluşturmaktadır. Bu çalışmada, cep telefonlarında en çok kullanılan NiMH, Li-iyon ve Li-polimer pilleri seçilerek, belirli asidik şartlarda çözündürülmeleri halinde ortaya çıkacak ağır metal miktarları belirlenmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde, çalışmanın anlam ve önemi ile amaç ve kapsamı hakkında bilgi verilmiştir. İkinci bölümde ise, piller genel olarak incelenmiş ve deneysel çalışmada kullanılacak pil türleriyle ilgili detaylı bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümde, atık cep telefonu pillerinin içerdiği ağır metallerin çevreye ve insan sağlığına zararları ortaya konmaya çalışılmış ve atık piller için uygun bertaraf yöntemleri açıklanmıştır. Atık pillerin geri kazammıyla ilgili istatistiki değerler verilerek, atık pillerin Avrupa'daki ve Dünyadaki durumu incelenmiş, ayrıca, AB'ye uyum çerçevesinde yayınlanan 'Atık Pil ve Akümülatörlerin Kontrolü Yönetmeliği'nde yer alan atık piller konusu irdelenmiştir. Çalışmanın deneysel kısmı dördüncü bölümde verilmiştir. Bu bölümde, deneysel çalışmaların başlatılması için atık pil grubunun seçiminin nasıl yapıldığı ve çalışmaların hangi aşamalarda gerçekleştirildiği açıklanmıştır. Deneysel çalışmalar için seçilen cep telefonu pilleri çeşitli aletler yardımıyla parçalanarak, hassas terazide tartılmak suretiyle uygulamaya hazır hale getirilmiştir. Parçalanan NiMH, Li-iyon ve Li-polimer pilleri asit çözeltisinde bekletildikten sonra, adi filtre ile süzülmüş ve gerekli seyreltme işlemleri yapılarak alevli atomik absorbsiyon spektrofotometresi kullanılarak metal konsantrasyonları ölçülmüştür. Bu aşamada incelenen 10 adet pil aynı asidik ortam ve 21 günlük bekletme süresi sonunda çözelti fazına geçen Ni, Li, Co, Pb, Cu, Zn ve Fe iyonlarının miktarları belirlenmiş ve bu iyonların pH 6-8 aralığında çöktürme verimleri bulunmuştur. Benzer çalışmalar sadece Li-iyon pilleri kullanılarak ve farklı bekletme süreleri seçilerek tekrarlanmış, elde edilen çözeltilerde Ni, Li ve Co miktarları belirlenmiş, bu iyonların pH 6-8 aralığında çöktürme verimleri incelenmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen verilerin değerlendirilmesi ise beşinci bölümde yapılmıştır. NiMH, Li-iyon ve Li-polimer pilleriyle yapılan deneylerde elde edilen verilerden, NiMH pillerinde çözünen Ni miktarının 29-45 g/kg-pil, Li miktarının 0,32-1, 37 g/kg-pil olduğu, Li pillerinde ise bu değerlerin Ni için 0,25-3, 48 g/kg-pil, Li için 10-22, 5 g/kg-pil olduğu bulunmuştur. Co değerleri ise, NiMH pillerinde 7-11 g/kg-pil, Li pillerinde ise (1 numune hariç) 104- 156 g/kg-pil bulunmuştur. Cu, Fe, Zn ve Pb iyonlarının çözünen miktarlarında ise bir homojenlik olmadığı görülmüş, pil türlerinden bağımsız olarak farklı konsantrasyonlarda çözünen miktarlar elde edilmiştir. Çöktürme deneylerinde pH 8 'de Ni iyonlarında % 87, Li iyonlarında % 10, Co iyonlarında % 85 ortalama verimler elde edilmiştir. Sadece Li-iyon pilleriyle yapılan deneylerde ise 24 günlük maksimum çözme süresi sonunda elde edilen Ni miktarının 0,6-6, 7 g/kg, Li miktarının 19-29 g/kg, Co miktarının 250- 366 g/kg aralığında olduğu tespit edilmiştir. Bu iyonlar için pH 8'de Ni iyonlarında ortalama % 76, Li iyonlarında ortalama % 18, Co iyonlarında ise ortalama % 93 verim elde edilmiştir. Bu bölümde ayrıca, yukarıda belirtilen çalışmalarda elde edilen veriler ve 1 yılda Türkiye'de atılan tahmini cep telefonu pili sayısı kullanılarak ortaya çıkabilecek ağır metal miktarlarının hesabı yapılmış ve geri kazanımın önemi vurgulanmıştır. Çalışmanın altıncı bölümünde, deneysel çalışmalardan ve tahmini hesaplamalardan elde edilen sonuçlar açıklanmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda ülkemizde kullanılan cep telefonu sayısına bağlı olarak bir geri kazanım tesisinde geri kazanılabilecek metal miktarları, NiMH, Li iyon, Li-polimer pilleri için ayrı ayrı hesaplanmıştır. Buna göre, geri kazanılabilecek metal miktarları; NiMH pillerinde Ni iyonu için yaklaşık 4,5 ton/yıl. Li-iyon pillerinde Li iyonu için ise yaklaşık 168 kg/yıl olarak hesaplanmıştır.