Çeşitli bitkisel atıklar üzerinde ağır metal adsorpsiyon kinetiği ve dengesinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Endüstriyel aktivitelerin artması ile atık suların, özellikle metal kirliliği içeren suların temizlenmesi endişeleri artmıştır. Metal iyonlarının, sulu çözeltiden ayrılması için kimyasal çöktürme, iyon değiştirme, filtrasyon ve adsorpsiyon gibi bazı yöntemler kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemler genellikle pahalıdır. Adsorpsiyon yaygınca kullanılan etkili yöntemlerden biridir. Bununla beraber adsorpsiyonda maliyet önemli bir parametredir. Bu nedenle zararlı atıkların işlenmesi için daha az pahalı olan yerel kaynakların kullanımı çevresel biyoteknolojinin gelişimi için uygundur. Bu çalışmada maliyeti çok düşük olan fındık kabuklan, badem kabuklan, kavak ve,, ceviz ağacı talaşlan ile bu adsorplayıcıların formaldehit ile modifiye edilmiş halleri adsorplayıcı olarak kullanılarak sulu çözeltiden Ni(II), Cd(II) ve Pb(II) iyonları uzaklaştınldı. Belirli miktardaki ham ve modifiye adsorplayıcılar başlangıç derişimi belli metal iyonu çözeltisinin belli miktan ile karıştmlarak, zamanla denge derişimindeki azalma ölçülerek kinetik veriler elde edildi ve denge süresi belirlendi. Bu kinetik veriler psödo-birinci ve psödo-ikinci hız mertebe modellerinde değerlendirilerek adsorpsiyon hız sabitleri hesaplandı. Aynca gözenek difüzyon'vc parçacık içi kütle difüzyon katsayıları hesaplandı. Üç farklı sıcaklıkta ham ve modifiye adsorplayıcılann sabit miktan ile derişimleri farklı bir seri çözelti belirlenen denge süresince çalkalandı ve denge süresi sonunda çözeltiler analiz edilerek denge derişimleri belirlendi. Denge derişimine karşı birim miktar adsorplayıcı üzerinde adsorplanan metal iyonu miktarı grafiğe geçirilerek adsorpsiyon izotermleri elde edildi. Adsorpsiyon izoterm verileri Freundlich ve Langmuir izoterm modellerinde değerlendirilerek adsorpsiyon izoterm sabitleri ve yine bu veriler yardımı ile adsorpsiyon denge sabiti (Ko) bulunup serbest enerji değişimi (AG), entalpi değişimi (AH) ve entropi değişimi (AS) gibi termodinamik parametreler hesaplandı. Aynca Ni(II), Cd(II) ve Pb(Il) iyonlannın, ikili ve üçlü karışım halindeki % A değerleri belirlenerek bu metal iyonlannın adsorpsiyon rekabeti incelenmiştir.

VI SUMMARY Increasing industrial activities have given rise to the question of depollution of waste waters, particularly where heavy metal ions are concerned. Several methods such as chemical precipitation, ion exchange, filtration and adsorption have been used to remove metal ions from solution, but they are all generally expensive. Adsorption is one of the effective methods widely used. However, the cost is an important parameter in adsorption. Hence, the usage of less expensive indigenous biodegradable resources for processing hazardous waste would be promising in emerging of environmental biotechnology. The study involves an investigation of effects of very low cost adsorbents such as shells of hazelnut and almond, sawdust of walnut and poplar as well as their modified species on the removal of metal ions such as Ni(II), Cd(II) and Pb(II) from aqueous solution. Certain amount of raw and modified adsorbents were mixed with metal ion solution whose initial concentration is known and thus corresponding kinetics and equilibrium times were determined by measuring decrease in equilibrium concentration of metal ions against time. Kinetics fit pseudo- first and second order models and hence adsorption rate constants were calculated. A series of solutions with different metal ion concentration was mixed with constant amount of raw and modified adsorbents and shaked at there different temperatures for the period of equilibrium time determined preously, and thus equilibrium concentrations were determined by analysing the amounts of metal ion remained in solution. Adsorption isotherms were obtained by plotting equilibrium concentration versus metal ion concentration adsorbed on the unit amount of adsorbant. Isotherm data followed Freundlich and Langmuir equations and corresponding isotherm constants were calculated. Thermodynamic parameters AG, AH and AS were also calculated from K`, adsorption equilibrium constant, obtained at different temperatures, for each adsorbent and metal ion. In addition the adsorption competition of Ni(II), Cd(II) and Pb(H)ions were determined from A% values obtained from double and triple mixtures of these ions.