Recovery of silver and neodymium from aqueous solutions by using microalgae

Abstract

Elektronik cihazların üretimindeki artış nedeni ile, en hızlı büyüyen atık türlerinden birielektronik atıklardır. Elektronik atıklar, bir çok devlet ve şirketin atıklardan geri kazanmak isteyeceği değerli elementler ihtiva etmektedir. Elektronik cihazların kullanımındaki artış kaçınılmaz olmasına rağmen, çevreye zarar vermeyen ve kolay uygulanabilen değerli elementlerin geri kazanımı için yöntemlerin geliştirilmesi mümkündür. Bu çalışmada, geri kazanım için seçilecek elementlerin belirlenmesi amacı ile üç farklı parçalama yöntemi; USEPA 3051, USEPA 3050B ve Modifiyeedilmiş Mikrodalga Parçalama Yöntemi kullanılarak elektronik atıkların karakterizasyonuyapılmıştır. Seçilen elementlerin geri kazanımı için yeşil mikroalg türü olan; Chlorella vulgariskullanılmıştır. Sonuçlara göre, en çok bulunan değerli metal ve nadir toprak elementi sırası ile gümüş ve neodimyum olmuştur. Biyosorpsiyon kapasitesi gümüş için 151,7 mg/g ve neodimyum için 239,9mg/g bulunurken, biyoakümülasyon kapasitesi gümüş için 161,6 mg/g ve neodimyum için 296,8mg/g olarak bulunmuştur. Solüsyonda çoklu element olduğu zaman, alım kapasiteleri düşmüş veparametrelerin değiştirilerek belirlenen elementin alımının belirli bir ölçüde sınırladığıgözlemlenmiştir. Fonksiyonel gruplarda değişiklik gözlenmesi elementlerin mikroalglere bağlandığısonucunu önermektedir. Gümüşün alg yüzeyinde parçaçık olarak, neodimyum ise tüm yüzeyeyayılmış olarak bulunduğu gözlemlenmiştir. Gümüş ve neodimyum biyosorpsiyonu ve biyoakümülasyonu ikinci derece kinetic modelde gerçekleşmektedir. Freundlich izotermi ve lineer model sırası ile biyosorpsiyon ve biyoakümülasyon süreçlerine uygun bulunmuştur. Bu çalışma sürdürülebilirlik kapsamında, Birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri kapsamında Hedef 3, 9, 11 ve 12'yi desteklemektedir.

Electronic waste is one of the fastest growing streams of waste due to the increase in electronicsproduction. Electronic waste consists of valuable elements that many governments and companieswish to extract from the waste. Although the increase in the usage of electronic devices is inevitable, eco-friendly and easily operated recovery methods for the valuable elements can be developed. In this study, characterization of electronic waste were carried out by using three different digestion methods; USEPA 3051, USEPA 3050B and Modified Microwave Digestion Method to define focus elements. The recovery of selected elements was carried out by using green microalgae, Chlorella vulgaris. Results showed that silver and neodymium were found as major precious metal and rare earth element, respectively. Biosorption capacities were found as 151.7 mg/g for silver, and 296.8 mg/g for neodymium. Bioaccumulation capacities refer to 161.6 mg/g for silver and 239.7 mg/g for neodymium. When there were multi-elements in the solution, the uptake capacities decreased anduptake of selected element can be limited via changing the process parameters. Variations in functional groups were observed that suggests binding of elements to the microalgae. Silver andneodymium were seen on algal surfaces as particles and scattered, respectively. Pseudo-second orderkinetics fitted better both to biosorption and bioaccumulation for silver and neodymium. Freundlichisotherm model and linear model was found suitable for biosorption and bioaccumulation,respectively. In the context of sustainability, this study supports the achievement of United Nations Sustainable Development Goals by following Goals: 3, 9, 11, and 12.