Uçucu kül ile ağır metallerin giderimi için optimum koşulların belirlenmesi

Abstract

Bu çalışma; kömür uçucu kül örneklerinin sulu çözeltilerden Cu(II), Mn(II), Ni(II), Pb(II) ve Zn(II) gibi ağır metallerin gideriminde bir adsorbent olarak kullanılabilirliğini göstermek amacıyla önerildi. Ayrıca mekanik aktivasyonla yüzey aktivitesi arttırılarak uçucu külün adsorpsiyon kapasitesinin iyileştirilebileceği düşüncesi ile aktifleştirilen uçucu kül örneklerinin de adsorpsiyon özellikleri incelendi. Adsorpsiyon çalışmaları hem işlem görmemiş orijinal kül örnekleri hem de planetary değirmende mekanik olarak aktifleştirilen uçucu kül örnekleri üzerinde yapıldı. Metal iyonlarının uçucu kül ile gideriminde adsorbent, sıcaklık, pH ve başlangıç metal iyon derişimi gibi faktörlerin etkileri araştırıldı. Etkili faktörler deneysel tasarım yaklaşımı ile değerlendirilerek maksimum metal giderimi için adsopsiyon şartları belirlendi. Adsorpsiyon işleminin kinetiği; sözde birinci derece, sözde ikinci derece ve parçacık içi difüzyon modelleri kullanılarak incelendi. Langmuir ve Freundlich izotermlerinin uygulanabilirliği test edilerek adsorbsiyon denge sistemi tanımlandı. Uygun izoterm denklemleri ile Gibbs serbest enerji değişimi (`∆` G°), entalpi değişimi (`∆` H°) ve entropi değişimi (`∆` S°) gibi çeşitli termodinamik parametreler hesaplandı.Bu çalışma ile mekanik aktivasyonla uçucu külün adsorpsiyon kapasitesinin iyileştirilebileceği sonucuna varıldı. Aktive edilen uçucu külün sulu çözeltilerdeki ağır metallerin gideriminde uygun bir adsorban olarak kullanılabileceği önerildi.

This study is recommended for the purpose of showing that samples of coal fly ashes can be used as an adsorbent for the removal of some heavy metals such as Cu(II), Mn(II), Ni(II), Pb(II) and Zn(II) from aqueous solutions. And with the idea that the adsorption capacity of fly ash can be modified by increasing the surface activity with mechanical activation, adsorption properties of activated fly ash samples is examined. Adsorption experiments are conducted both on ash samples that are original and mechanically activated on the planetary ball mill.The impact of factors such as adsorbent, temperature, pH and initial metal concentration on removing metal ions with fly ash is investigated. An adsorption requirement for maximum metal removal is confirmed by evaluating affective factors with experimental design approach. The kinetics of the adsorption process were investigated using the pseudo first-order, pseudo-second-order and intra-particle diffusion models. Adsorption equilibrium system is defined by testing the applicability of Langmuir and Freundlich isotherms. Various thermodynamic parameters, including the Gibbs free energy change (`∆` G°), enthalpy change (`∆` H°), and entropy change (`∆` S°) were calculated.With this study, it is concluded that adsorption capacity of fly ash can be increased with mechanical activation and activated fly ash can be used as an appropriate adsorption for the removal of heavy metals from aqueous solutions.