Doğal zeolit (klinoptilolit) ile bakır adsorpsiyonu

Abstract

Bu çalışmada bakır (Cu+2) içeren sentetik çözelti ile kesikli olmak üzere deneyler gerçekleştirilmiştir.Adsorbant olarak Manisa'da faaliyet gösteren Esen Dış. Tic. Aş.'den temin edilen klinoptilolit kullanılarak, ucuz ve kolay bulunur bir ülke kaynağını endüstriyel hale getirmek amaçlanmıştır. Kesikli deneysel çalışmada adsorpsiyon prosesini etkileyen çözelti konsantrasyonu, adsorbant dozu, çalkalama süresi, sıcaklık gibi faktörler ayrıntılı olarak incelenmiştir. 298 K (25?C), 308 K (35?C) ve 318 K (45?C) sıcaklıklarda zeolitin bakırı adsorplama kapasitesi sırayla; giriş konsantrasyonu 15 mg Cu +2/l için 1,05 mg/gr, 1,18 mg/gr, 1,25 mg/gr; 25 mg Cu +2/l için 1,42 mg/gr, 1,62 mg/gr, 1,83 mg/gr; 50 mg Cu +2/l için 2,34 mg/gr, 2,63 mg/gr, 2,91 mg/gr; 75 mg Cu +2/l için 3,30 mg/gr, 3,61 mg/gr, 3,93 mg/gr bulunmuştur. Sonuçlara göre, klinoptilolitin maksimum bakırı adsorplama kapasitesi 3,93 mg/l' dir.Bakır için iki parametreli Freundlich, Langmuir ve Temkin adsorpsiyon izotermleri, Yaklaşık-birinci mertebe, Yaklaşık-ikinci-mertebe, Elovich ve Partikül içi difüzyon adsorpsiyon hız kinetikleri, ?G- ?H -?S değerleri ile adsorpsiyon termodinamikleri hesaplanmıştır.İzoterm, kinetik ve termodinamik hesaplar için 298, 308 ve 318 K sıcaklıklarda giriş konsantrasyonu 50 mg Cu+2/l olan numune ile elde edilen değerler kullanılmıştır. Langmuir izotermi için 298, 308, 318 K' de adsorpsiyon enerjisi (kL) değerleri sırasıyla 0,4467 l/gr, 0,3807 l/gr, 0,4048 l/g iken Freudlich izotermi için adsorpsiyon kapasitesi (kF) 1,123 l/gr, 1,282 l/gr, 1,444 l/gr' dır. Korelasyon katsayısı (R2) Langmuir izotermi için 0,853 ile 09484; Freudlich izotermi için 0,93 ile 0,9910; Temkin izotermi için 0,8842 ile 0,9781 değerleri arasındadır. Kinetik hesapları sonucuna göre korelasyon katsayısı (R2); Yaklaşık Birinci Mertebe kinetiği için 0,962118 ile 0,98794; Yaklaşık İkinci Mertebe kinetiği için 0,994566 ile 0,998442; Partikül içi difizyon modeli için 0,980431 ile 0,989218; Elovich denklemi için 0,981404 ile 0,980202 değerleri arasında bulunmuştur. Sonuçlara göre, bakırın adsorpsiyon izoterminin Freundlich izotermine, adsorpsiyon kinetiğinin de Yaklaşık İkinci Mertebe kinetiğine daha fazla uygun olduğu tespit edilmiştir.?G değerleri 298, 308, 318 K sıcaklıkları için sırasıyla -0,28741 kJ/mol, -0,63614 kJ/mol ve -0,9714 kJ/mol iken ?S değeri 0,034214 kJ/mol.K, ?H değeri de 9,906267 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.Anahtar Kelimeler: Klinoptilolit, Adsorpsiyon izotemleri, Bakır giderimi, Adsorpsiyon Kinetikleri, Termodinamik Hesaplar

In this study, batch tests were carried out with synthetic solution for copper (Cu+2). The clinoptilolite obtained from Esen Dış Tic. A.Ş. based in Manisa was used as adsorbent with the purpose of rendering an inexpensive and easy-to-obtain national source as a source for industry.Factors that affect the adsorption process in batch experimental study, such as solution concentration, dose of adsorbent, agitation time, and heat, were examined in detail. Copper adsorption capacity of zeolite at 298 K (25?C), 308 K (35?C) ve 318 K (45?C) temperatures were found to be (each respectively) 1,05 mg/gr, 1,18 mg/gr, and 1,25 mg/gr for an inlet concentration of 15 mg Cu+2/l; 1,42 mg/gr, 1,62 mg/gr, 1,83 mg/g for 25 mg Cu+2/l; 2,34 mg/gr, 2,63 mg/gr, 2,91 mg/gr for 50 mg Cu+2/l; and 3,30 mg/gr, 3,61 mg/gr, 3,93 mg/gr for 75 mg Cu+2/l. According to the results, the maximum adsorption capacity of zeolit is 3,93 mg/l.Two-parameter Freundlich, Langmuir and Temkin adsorption isotherms, False first order, False second order, Elovich and intra-Particle adsorption speed kinetics, and adsorption thermodynamics by ?G- ?H -?S values were calculated for copper.Values that were obtained with a sample whose inlet concentration is 50 mg Cu+2/l at 298, 308 and 318 K temperatures were used for isotherm, kinetic and thermodynamic calculations. While the adsorption energy (kL) values at 298, 308, 318 K for the Langmuir isotherm are 0,4467 l/gr, 0,3807 l/gr, and 0,4048 l/gr; the adsorption capacity (kF) for the Freundlich isotherm are 1,123 l/gr, 1,282 l/gr, and 1,444 l/gr, each respectively. The correlation coefficient (R2) for the Langmuir isotherm is between 0,853 and 0,9484; for the Freundlich isotherm between 0,93 and 0,9910; and for the Temkin isotherm between 0,8842 and 0.9781. The correlation coefficient (R2) according to the kinetic calculation results were found to be between the values of 0,962118 and 0,98794 for the Pseudo-first-order kinetics; between 0,994566 and 0,998442 for the Pseudo-second-order kinetics; between 0,980431 and 0,989218 for the İntra-particle diffusion model; and between 0,981404 and 0,980202 for the Elovich equation. According to the results, it was determined that the adsorption isotherm of copper is more suitable for the Freundlich isotherm and its adsorption kinetics is more suitable for the Pseudo-second-order kinetics.While ?G values for 298, 308, 318 K temperatures were calculated to be -0,28741 kJ/mol, -0,63614 kJ/mol and -0,9714 kJ/mol, respectively; ?S value was calculated to be 0,034214 kJ/mol.K, and ?H value was calculated to be 9,906267 kJ/mol.Keywords: Clinoptilolite, Adsorption isotherms, Copper removal, Adsorption kinetics, Thermodynamic calculations