Pomza destekli demir nano kompozit ile sulardan ağır metal giderimi

Abstract

Günümüzde karşılaşılan ciddi sorunlardan biri de sanayi ve diğer atıklardan kaynaklanan çevre kirlenmesidir. Daha çok endüstriyel atıklardan olan ağır metaller toprak, hava ve su için önemli kirleticiler arasındadır. Kirlenen bu sahalar bünyesinde barındırdığı canlı organizmalar için büyük tehlikeler oluşturmaktadır. Bu nedenle zamanımızın en önemli konusu olan endüstrileşmenin ve hızlı nüfus artışının ortaya çıkardığı çevre kirlenmesine uygulanabilir, ekonomik ve kesin bir çözüm getirmektir. Kirlenmiş çevreyi temizlemek oldukça pahalı ve kompleks tesisler gerektiren uzun bir çalışma ile mümkündür. Bu sebeple su, toprak ve havanın kirlenmesini önleyici tedbirlerin alınmasına çalışmak daha da önem kazanmaktadır. Yukarıda işaret edilen sahalardan en önemlisi su kirliliğidir. Çünkü toprak ve havada kirlilik yaratan materyaller zamanla yağmur ve kar gibi etkenlerle suya geçmektedir. Ayrıca zararlı maddeler canlı organizmalar tarafından su ile birçok yoldan kolay ve yaygın olarak alınabilmektedir. Suda bulunan ağır metaller; bitkiler, hayvanlar ve su ürünleri tarafından depo edilirler. Böylece insanlar bütün yiyecek ve içecekleri ile birlikte belirli miktarlarda ağır metalleri de alırlar. Özellikle toksik organik atıkların metallerle birleşerek veya başka bileşiklere dönüşerek daha toksik hale geçmeleri önemli sorunlar yaratmaktadır. Bu nedenle tarım, hayvancılık ve içme suyu olarak kullanılacak suların ağır metal kirliliğini dünyaca kabul edilen limite indirgemek gerekmektedir. Kirli suların temizlenmesinde, suyun orijinine, türüne, temizlendikten sonra kullanım amacına ve yöre kaynaklarına göre değişik yöntemler kullanılmaktadır. Ağır metalleri atık sulardan ayırmak için kimyasal çökeltme, membran filtrasyonu, iyon değişimi ve adsorpsiyon gibi çeşitli yöntemler kullanılmıştır. Son zamanlarda, ağır metal kirliliklerini uzaklaştırmak için nano ölçekli sıfır değerli demir (nFe0) kullanılmaktadır. nFe0, çok küçük parçacık boyutu, geniş yüzey alanı ve yüksek reaktivitesi nedeniyle umut verici ve etkili iyileştirme teknolojilerinden biri haline gelmiştir. nFe0, toksik maddeleri toksik olmayan formlarına da dönüştürme yeteneğine sahiptir. nFe0, Cr (VI) gibi toksik ve kanserojen metallerin, Cr (III) gibi daha stabil formlara indirgenmesi ve çöktürülmesini teşvik etmek için de kullanılabilir. Bununla birlikte, geleneksel arıtma sistemlerinde kullanıldığında reaktivitesinin ve mekanik mukavemetinin azalmasının yanı sıra aglomere olması, nFe0'in uygulamasını sınırlamıştır. Ayrıca, nFe0 uygulamasından kaynaklanan ve küçük boyutu ile ilgili diğer bir sorun da, sulu ortamdan zor ayrılmasıdır. Son yıllarda, nFe0'in silika, zeolit, kaolinit, bentonit, aktif karbon, zeolitler veya polimer membranlar gibi destekleyici malzemelere immobilizasyonu, yüzeylerine sabitlenmesi veya gözeneklerine hapsedilmesi ile bu sorun telafi edilmiştir. Bu tür malzemelere immobilizasyon, nFe0'nın hareketsiz hale getirilmesinden ayrı olarak, fizikokimyasal özelliklerini de etkilemiştir.Pomza, gözenekli bir volkanik kayadır. Su ve iyonların kristal yapıya girip çıkmasına izin veren açık kanalları içeren geniş bir yüzey alanına ve iskelet yapısına sahiptir. Ayrıca, kolayca işlenebilir ve düşük maliyetli bir ağır metal adsorbenti olarak kullanılabilir. Sudaki kirliliklerin giderilmesinde adsorbentin sulu ortamdan ayrılması ile ilgili en etkili yöntemlerden biri manyetik ayırmadır. Bu yöntem diğer klasik yöntemlerle karşılaştırıldığında, hız, zaman ve tekrar kullanılabilirlik açısından önemli avantajlara sahiptir.Bu çalışmada, dağılabilirliğini ve stabilitesini arttırmak için nFe0, Bitlis ve Diyarbakır pomzası (BP-nFe0, DP-nFe0) üzerinde desteklenmiş ve Cr (VI) 'nın sulu çözeltiden uzaklaştırılmasında kullanılmıştır. Temel hedefler şunlardır: (1) Bitlis ve Diyarbakır pomzası yapısal analizi, (2) Bitlis ve Diyarbakır pomzasının Cr (VI) giderimi için adsorbent olarak kullanılarak adsorpsiyon parametrelerinin araştırılması (3) Bitlis ve Diyarbakır pomza ile desteklenmiş yeni ve stabil nFe0 (BP-nFe0, DP-nFe0) kompozitini sentezlemek ve karakterize etmek (4) farklı deneysel koşullar altında BP-nFe0, DP-nFe0'in, Cr (VI) 'nın Cr(III)'e indirgenmesinde kullanılması ve adsorpsiyon verimliliğini belirlemek ve değerlendirmek, (5) BP-nFe0, DP-nFe0'in sulu ortamdan ayrılması için manyetik ayırma yöntemi kullanmaktır.

One of the serious problems encountered today is environmental pollution from industry and other wastes. Heavy metals, mostly industrial wastes, are important pollutants for soil, air and water. These polluted sites constitute a great danger for living organisms. For this reason, the most important issue of our time is to bring a feasible, economic and definitive solution to environmental pollution caused by industrialization and rapid population growth. Cleaning the contaminated environment is quite expensive and is possible with a long operation requiring complex facilities. Therefore, it is even more important to try to take measures to prevent pollution of water, soil and air. The most important of the areas mentioned above is water pollution. Because soil and air pollutant materials pass into the water with rain and snow. In addition, harmful substances are easily and widely absorbed by living organisms with water in many ways. Heavy metals in water; they are stored by plants, animals and aquaculture. Thus, people take all their food and drink along with certain amounts of heavy metals. Especially toxic organic wastes become more toxic by combining with metals or converting to other compounds. Therefore, it is necessary to reduce the heavy metal pollution of the waters to be used as agriculture, livestock and drinking water to the world-accepted limit. Different methods are used according to the origin, type of water, purpose of use and local resources after cleaning.Various methods such as chemical precipitation, membrane filtration, ion exchange and adsorption have been used to separate heavy metals from waste water. Recently, nano-scale zero-value iron (nFe0) has been used to remove heavy metal impurities. nFe0 has become one of the promising and effective healing technologies due to its very small particle size, large surface area and high reactivity. nFe0 is also capable of converting toxic substances into their non-toxic forms. nFe0 can also be used to promote the reduction and precipitation of toxic and carcinogenic metals such as Cr (VI) to more stable forms such as Cr (III).However, the reduction in reactivity and mechanical strength as well as agglomeration when used in conventional treatment systems limited the application of nFe0. In addition, another problem with the small size arising from the application of nFe0 is its difficult separation from the aqueous medium. In recent years, this problem has been compensated for by immobilization, fixation, or confinement of nFe0 to supporting materials such as silica, zeolite, kaolinite, bentonite, activated carbon, zeolites or polymer membranes. Immobilization of such materials, apart from the immobilization of nFe0, also affected their physicochemical properties.Pumice is a porous volcanic rock. It has a large surface area and skeletal structure, including open channels that allow water and ions to enter and exit the crystal structure. It can also be easily processed and used as a low cost heavy metal adsorbent.Magnetic separation is one of the most effective methods for the removal of adsorbent from the aqueous medium to remove water impurities. This method has significant advantages in terms of speed, time and reusability compared to other conventional methods.In this study, nFe0, Bitlis and Diyarbakir were supported on pumice (BP-nFe0, DP-nFe0) and used to remove Cr (VI) from aqueous solution in order to increase its dispersibility and stability. The main objectives are: (1) structural analysis of Bitlis and Diyarbakır pumice, (2) investigation of adsorption parameters using Bitlis and Diyarbakır pumice as adsorbent for Cr (VI) removal (3) new and stable nFe0 (BP-nFe0) supplemented with Bitlis and Diyarbakır pumice. (4) to determine and evaluate the use of BP-nFe0, DP-nFe0 in the reduction of Cr (VI) to Cr (III) and to evaluate the adsorption efficiency under different experimental conditions, (5) BP-nFe0 is a magnetic separation method for the separation of DP-nFe0 from aqueous medium.