Stronsiyum'un selektif adsorpsiyonu'nun tekstil atık su arıtma çamurundan üretilen aktif karbon ile incelenmesi

Bu çalışmada, tekstil atıksu arıtma tesisinden alınan atık çamurlardan kimyasal aktivasyon yöntemiyle aktif karbon elde edilmiş, yapısall özellikleri; porozite, yüzey alanı, FT-IR ve SEM analizleri yardımı ile karakterize edilmiştir. Üretilen aktif karbonun stronsiyum iyonu adsorpsiyonunda kullanımı incelenmiştir. Farklı sıcaklıklarda (400- 700 0C) ve emdirme oranlarında (atık çamur: aktivasyon ajanı, 1:1, 1:2) adsorbanlar hazırlanmış, Sr+2 adsorplama kapasiteleri tayin edilmiştir. 500 0 C'de 1 saat ve 1:1 emdirme oranı ile hazırlanan adsorbanın en iyi adsorplama kapasitesine (12. 11 mg/g) sahip olduğu belirlenmiştir. Deneysel tasarım yönteminde kullanılacak olan çalkalama süresi aralığını belirlemek üzere farklı sürelerde çalkalama yapılmış, ancak, adsorpsiyonda süreye bağlı belirgin bir değişim gözlenmediğinden, çalkalama süresi 5 dakika alınmıştır. Stronsiyum alım denemelerinekesikli yöntem ile devam edilmiş, etki eden parametreler deneysel tasarım yaklaşımı ile Merkezi Kompozit Tasarım kullanılarak incelenmiştir. Çalışmada, dört bağımsız değişken olarak ortamın başlangıç pH'ı (4-8), sıcaklık (20- 60 oC), Sr+2başlangıç derişimi (10- 90 mg/L) ve aktif karbon miktarı (0.005-0. 205 g) seçilmiştir. En küçük kareler yöntemi kullanılarak regresyon katsayıları bulunmuş, Merkezi Kompozit Tasarımdan elde edilen polinomal denkleme göre cevap yüzey grafikleri oluşturulmuştur. Uygulanan modelin % 95 güven aralığı içerisindeki ANOVA analizi incelenmiş ve model ile deneysel bulguların uyumuna bakılmıştır. Modelin önemlilik F değerinin P<0. 05 ve model F değerinin 19.94 olarak elde edilmesi, regresyonunun istatistiki olarak yüksek değer gösterdiğini belirtmektedir. Korelasyon katsayısı (R2) değerinin %95 olarak belirlenmesi, gözlenen değerlerle öngörülen değerler arasında yüksek bir uyumluluk olduğunu göstermektedir. Regresyon analizi sonucunda; ana bileşenlerden, pH ve sıcaklık parametrelerinin P değerleri 0 .05'ten büyük olduğundan sadece bu ana bileşenlerin ayrı ayrı değişiminin bu model ile açıklanamayacağı sonucuna varılmıştır. Diğer taraftan, ana etkilerden Sr+2iyonu derişiminin adsorpsiyon verimini azaltıcı, aktif karbon miktarının ise adsorpsiyon verimini arttırıcı yönde etkilediği sonucuna varılmıştır. İkili etkileşimlerden, pH-sıcaklık, pH-Sr+2derişimi, sıcaklık-aktif karbon miktarı ve Sr+2 derişimi-aktif karbon miktarı parametrelerininberaberce adsorpsiyonu arttırıcı yönde, pH-aktif karbon miktarı ve sıcaklık-Sr+ 2 derişimi parametrelerinin de beraberce adsorpsiyonu azaltıcı yönde önem taşıdığı görülmüştür. Asit ile yıkanan aktif karbonların yüzey alanlarında önemli ölçüde iyileşmeler gözlenmiştir. Asit ile yıkanmayan absorbanın BET yüzey alanı 69.13 m2/g iken, asit ile yıkanan adsorbanın BET yüzey alanı 135. 68 m2/g bulunmuştur. Düşük pH'larda da (pH1-4) denemeler yapılmış veSr+ 2 adsorpsiyon veriminin % 0-55 arasında olduğu tespit edilmiştir. Maksimum Sr+2 adsorpsiyonu için belirlenen optimum değerler; pH: 6, sıcaklık 60 oC, Sr+2 derişimi 10 ppm ve adsorban miktarı 0.2 g olarak tespit edilmiştir. Adsorpsiyonun karakterizasyonunu yapabilmek için Langmuir, Freundlich ve D-R izoterm modellerine uygunluğu incelenmiş ve termodinamik parametrelerden; standart entalpi, standart entropi ve Gibbs serbest enerji değişimi hesaplanmıştır. Aktif karbon üzerine stronsiyum adsorpsiyonunun Freundlich izoterm modeline uyduğu, adsorpsiyonun (E=7. 2 kJ/mol) fiziksel adsorpsiyon olduğu tanımlanmıştır. Adsorpsiyon reaksiyonlarının kendiliğinden, istemli olarak oluştuğu ve endotermik olduğu hesaplanmıştır.