Pirit ile Cr(VI) giderimine sitrik asidin etkisi

Abstract

Krom (VI) ile kirli atıksu ve yeraltı sularının arıtımında çeşitli kimyasal ve biyolojik yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin bir kısmı patentli yöntemler olup metallerin yeraltı sistemlerinde hareketliliğinden arıtma tesislerinde arıtılmalarına kadar birçok alanda kullanılmaktadır. Kimyasal yöntemlerin ilk sıralarında pirit ile Cr(VI) giderim yöntemi bulunmaktadır. Burada pirit, toksik etkiye sahip olan Cr(VI)'yı toksik olmayan Cr(III)'e indirgeyerek giderimi sağlamaktadır. İndirgenme sonucu oluşan Cr(III) ya Cr(OH)3(k) ya da CrxFe(1-x)(OH)3(k) olarak çökelerek su fazından uzaklaştırılmaktadır. Ancak pirit ile Cr(VI) indirgenme reaksiyonu esnasında oluşan bu Cr ve Fe çökeltileri zamanla pirit yüzeyini kaplayarak mineralin indirgeme özelliğinin kaybolmasına sebep olmaktadır. Bu tezde, pirit ile krom (VI) indirgenmesi esnasında çökelti oluşumunu önlemek için sisteme, sitrik asit ilavesi yapılmıştır. Bilindiği üzere sitrik asit, demir ve krom ile kuvvetli ve çözünürlüğü yüksek kompleksler oluşturabilen bir organik asittir. Sitrik asidin bu özelliği ile, pirit yüzeyinin pasivize olması önlenmiştir. Elde edilen bulgular doğrultusunda reaksiyon mekanizmaları belirlenmiştir.

A number of chemical and biological treatment methods are used to treat wastewater and subsurface systems contaminated with chromium (VI). Few of these methods are already patented, and are currently used both in the field and treatment plants. One method is the use of pyrite for the treatment of water and groundwater contaminated with Cr(VI). Pyrite is an iron sulfide (FeS2), which can be found worldwide in many sulfide mineral deposits and rocks. The pyrite treatment method exploits the reductive property of pyrite. Here the pyrite mineral is used to reduce toxic and carcinogenic Cr(VI) to non- or less toxic Cr(III). Cr(III) species has very low solubility limit, and may either precipitate out as Cr(OH)3(s) and/or CrxFe(1-x)(OH)3 (s) or strongly sorb to sorbents such as subsurface soils. The main shortcoming of this method is the accumulation of Cr and/or Fe precipitates on the pyrite surface, which leads to surface passivation by acting as a physical barrier that prevents the access of Cr(VI) to the surface of pyrite. The aim of this thesis was to investigate the suppression of precipitation of reactions and to improve removal of Cr(VI) by pyrite using a complexing agent, citric acid. Citric acid strongly complexes with both iron and chromium, and such complexation reactions lead to enhanced solubility of Fe and Cr species, thereby preventing pyrite form passivation. The thesis also discusses reaction mechanisms involved in Cr(VI) reduction by pyrite in the presence of citric acid.