Uranil katyonlarının hümik asit immobilize kitosan/PVA kompoziti üzerinde adsorpsiyon ve desorpsiyon özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Uranyum, önemli bir enerji kaynağı potansiyeli olması ile birlikte yeraltı suyu, toprak ve sediman gibi çevresel sistemlerde önemli bir radyoaktif kirleticidir. Kirleticilerin uzaklaştırılmasında çeşitli yöntemler kullanılmakla birlikte adsorpsiyon, ucuz ve kolay uygulanabilir bir yöntem olarak ön plana çıkmaktadır. Kil, doğal veya sentetik polimerler gibi adsorbanlar, sulu çözeltilerden metal iyonlarınının uzaklaştırılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır.Bu çalışmada, uranil katyonu için yüksek affiniteye sahip, hümik asit ve kitosan gibi doğal biopolimerlerden sentezlenmiş yeni bir adsorban üretilmiş ve bu adsorban üzerinde uranil katyonunun adsorpsiyonu incelenmiştir. Çalışma, iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada, kitosan/PVA hidrojel matrisine kütlece farklı oranlarda hümik asit immobilize edilerek sentezlenen materyallerin çeşitli yöntemlerle karakterizasyonu yapılmış; pH duyarlılığı, şişme/büzülme davranışı, şişme kinetiği ve difüzyon katsayısı belirlenmiştir. İkinci aşamada ise, kütlece %3 oranında hümik asitle immobilize edilmiş adsorban üzerinde uranil adsorpsiyonuna ait, dengeye ulaşılma süresi, izoterm tipi, maksimum adsorpsiyon pH' sı gibi başlıca parametreler belirlenmiştir. Ch/PVA/HA:3'ün uranil katyonu için adsorpsiyon kapasitesi, kesikli test ve kolon kapasitesi olarak tayin edilmiş, adsorpsiyon kinetiğinin psedo 2. derece kinetik modele uyduğu tespit edilmiştir. Ayrıca sodyum asetat ve sodyum nitrat çözeltileri ile desorpsiyonu çalışılmıştır. Tüm sonuçlar Ch/PVA üzerinde uranil adsorpsiyonundan elde edilen sonuçlarla kıyaslanmıştır. Kütlece %3 oranında hümik asit içeren biopolimerik adsorbanın uranil iyonlarının mobilizasyonunu engellediği belirlenmiştir.

Uranium is an important radioactive pollutant in environmental systems such as groundwater, soil and sediment, with an important energy source potential. Although various methods are used to remove of pollutants, adsorption stands out as an inexpensive and easily applicable method. Adsorbents such as clay, natural or synthetic polymers are commonly used to remove metal ions from aqueous solutions.In this study, a novel adsorbent with high affinity for uranyl cation was synthesized from natural biopolymers such as humic acid and chitosan, and adsorption of uranyl cation on this adsorbent was investigated. The study consists of two stages: In the first stage, the humic acid with different proportions was embedded into chitosan/PVA hydrogel matrix, and the synthesized materials were characterized by using various methods such as pH sensitivity, swelling/deswelling behavior, swelling kinetics and diffusion coefficient determination. In the second stage, the equilibrium time, isotherm type and maximum adsorption pH were specified for uranyl adsorption on the 3% (by mass) HA embedded adsorbent. Adsorption capacity of Ch/PVA/HA:3 for uranyl cation was determined as batch test and column capacity and adsorption kinetics were found to be compatible with the pseudo second order kinetic model. In addition, desorption with sodium acetate and sodium nitrate solutions were studied. All results were compared with those of obtained from uranyl adsorption on Ch/PVA. As a result, it was determined that the biopolymeric adsorbent containing 3% (by mass) humic acid inhibited the mobilization of uranyl ions.