Contribution of ionic strength to the interaction of natural organic matter and metal acide surface

Abstract

ÖZET Doğal sulardaki en kapsamlı organik madde hümik maddelerdir. Ağır metallerin gideriminin engellenmesi, THM'lerin oluşumuna sebep olması, ve pestisidlerle birleşerek onların doğal sulara karışmasını sağlamak hümik asidin zararlarından bazdandır. Hümik maddelerin doğal sulardaki ve su arıtma tesislerindeki etkilerini azaltmak için bu maddelerin giderimi önemlidir. Son yıllarda fotokatalitik oksidasyon yöntemi hümik asidlerin gideriminde uygulanmaktadır. Bu çalışmada hümik asidin titanyum diyoksitle olan adsorpsiyon özellikleri pH ve iyonik kuvvetlere bağlı olarak incelenmiştir. Bu çalışmayla amaçlanan hümik asidin fotokatalitik oksidasyon sonucunda giderebilirliğine, adsorpsiyon etkilerinin, fotokatalitik şartlardan bağımsız olarak incelenmesidir. Deneyler farklı pH ve iyonik kuvvetlerde yürütülmüştür. İlk olarak hümik asidin titanyum diyoksitle olan adsorpsiyon özellikleri çözeltinin pH' m değiştirilerek incelenmiştir. Aynı deneyler iyonik kuvvetin varlığında tekrar edilmiştir. Deneysel adsorpsiyon sonuçları, Freundlich izoterm eğrileri üzerinden sağlanan denklemlere yerleştirilerek, bu izotermlerden adsorpsiyon parametreleri Kf (adsorpsiyon kapasitesi) ve l/n (adsorpsiyon kuvveti) hesaplanmıştır. Yapılan deneylerin sonuçlarına göre, düşük pH larda daha fazla adsorpsiyon meydana gelir. Adsorpsiyon kapasitesi çözeltinin pH nın yükseltilmesiyle düşmektedir. Asidik, nötral ve bazik koşullarda hümik asidin titanyum diyoksitle olan adsorpsiyonu ortamdaki iyonik kuvvetlerin artmasına bağlı olarak artış gösterir. En büyük değişim bazik ortamda gözlenmiştir. İyonik kuvvetlerin etkisini yorumlamak için adsorpsiyon verimlerindeki değişimde kullanılmıştır. Bazik ortamda adsopsiyon verimi iyonik kuvvetlerin artmasıyla büyük oranda değişmiştir.

IV ABSTRACT Humic substances are a major fraction of organic matter in natural waters. Some disadvantages of humic substances are prevention of heavy metals removal, production of THM s and complexation or solubilization of pesticides. In order to minimize their impact on both natural waters and water treatment plants, the removal of humic substances is important. Recently, photocatalytic oxidation process is used for the destructive removal of humic acid. In this study, adsorption properties of humic acid onto titanium dioxide were analyzed depending on pH and ionic strength of the medium. The aim of this study was to evaluate the contribution of adsorption to photocatalytic oxidation of humic acid independent of photocatalytic conditions. Experiments were conducted at different pH and ionic strength conditions. Firstly, adsorption properties of humic acid onto TİO2 were investigated with changing pH of the solution. The same experiments were repeated in the presence of ionic strength effect. The experimental results were then fitted to the equations derived from the Freundlich isotherms. From this equation Kf (adsorption capacity factor) and 1/n (adsorption intensity factor) values were calculated. According to the results of experiments, the greater amount of adsorption occurs at low pH value. Adsorption capacity decreases with increasing pH of the solution. Although the adsorption properties of humic acid onto titanium dioxide for acidic, neutral and alkaline conditions increase with increasing ionic strength of the medium, the most significant difference can be observed at alkaline conditions. The variation of adsorption efficiency values is also used to evaluate ionic strength effect. It is significantly changed at alkaline conditions with increasing ionic strength of the medium.