Bayer prosesi artığı kırmızı çamur kullanılarak sulu ortamdan arsenik giderilmesi

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi Bayer Prosesi Artığı Kırmızı Çamur Kullanılarak Sulu Ortamdan Arsenik Giderilmesi Sema ALTUNDOÖAN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabil im Dalı 1995, Sayfa 134 Tabiatta bol miktarda bulunan arsenik çeşitli şekillerde yaygın olarak kullanılır. Kullanımı sonucunda ve endüstriyel atıklarla sulara karışan arsenik su ortamında genellikle +3 ve +5 oksidasyon basamaklarında bulunur. Canlı organizma üzerinde toksik etkileri bulunan ve önemli bir kirletici olan arseniğin sularda bulunmasına müsade edilen maksimum konsantrasyonu 50 jıg/1'dir. Klasik çöktürme yöntemleriyle verimli bir şekilde giderilemiyen arseniğin sulardan uzaklaştırılmasında flokülasyon ve adsorpsiyon yöntemleri kullanılmaktadır. Bu çalışmada Bayer prosesi ile alumina üretimi sırasında bir artık olarak elde edilen kırmızı çamurun sulu ortamdan arsenik giderme özellikleri araştırılmıştır. Bu amaçla ham kırımızı çamur ve bundan ısıtma ve asitle muameleyle elde edilen aktif kırmızı çamur örnekleri kullanılarak çözelti ortamından arseniğin uzaklaştırılmasına çeşitliparametrelerin etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar adsorpsiyon izotermlerine uygulanmış, kinetik ve termodinamik hesaplamalar yapılmıştır. Ham kırmızı çamur ile As(lll) adsorpsiyonu için en yüksek adsorpsiyon etkinliği, 10 mg/L As konsantrasyonu, 20 g/L katı/sıvı oranı, pH 9.5, 25°C sıcaklık ve 1 saatlik temas süresi şartlarında yaklaşık % 65 olarak gerçekleşmiştir. Ham kırmızı çamurun aktiflenmesi ile en yüksek As giderme verimi, 50 g kırmızı çamurun 1 litre î M HC1 çözeltisi ile 2 saat karıştırılması sonucunda elde edilen örnekle gerçekleşmiştir. Bu örnekle 10 -mg/L konsantrasyonundaki As(lll) ve As{¥) çözeltileri yi e, 20 g/L katı /sı vı oranında ve 25*C'de yapıları adsorpsiyon deneyleri sonucunda en yüksek giderme verimleri, As(iil) için pH ?.25'de, 1 saatlik temas süresi sonunda % 88 olarak; As(V) için pH 3.5'de, 1.5 saatlik bir temas süresi sonunda % 96 olarak elde edilmiştir. Aktif kırmızı çamur ile As(IH) ve As(V) adsorpsiyonu için hız sabitleri sırasıyla 0.234 ve 0.131 dk`1 olarak bulunmuştur. Ayrıca aktif kırmızı çamur ile As(lll) ve As(V) adsorpsiyonunün Langrnuir izotermine uyduğu belirlenmiştir. As(lll) ve As(V) için 25*C'deki adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla 0.884 ve 0.942 rng/g olarak bulunmuştur. Sıcaklığın yükselmesi ile As(III) adsorpsiyon kapasitesinin azaldığı, As(V> kapasitesinin ise arttığı tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: As(lll) ve As(V) uzaklaştırma, kırmızı çamur, adsorpsiyon, Langrnuir İzotermi, termodinamik fonksiyonlar.

Ill SUMMARY Master Thesis Arsenic Removal from Aqueous Solution by Using Red Mud from Bayer Process Sema ALTUFID06AN University of Fırat Graduate School of Natural and Applied Science Departmen of Chemical Engineering 1995, Page ! 34 Arsenic is abundantly occured in nature and widely used as in various forms. Introducing in the water as a result of its usage and discharging of wastewaters of releated industries, arsenic, is generally occured in 3+ and 5+ oxidation states in aqueous solutions. Arsenic is an important pollutant which possesses toxic effects upon living organisms, and its concentration in ¥/ater is therefore restricted as 50. jqfA, arsenic cnnot be efficiently removed by conventional precipitation methods, therefore, flocculation and adsorption methods are used in removing it from wastewater. In this study, characteristics of arsenic removal from aqueous solutions were investigated by using red mud which is a waste product of Bayer process. For this purpose, raw red mud and activated red muds obtained by heating and acid treating were used and the effect of adsorption parameters on the removal of arsenic from aqueous solutionsİV were investigated. Results from experiments were applied to adsorption isotherms and some kinetic and thermodynamic calculations were made. The maximum removal efficiency of As(III) by raw red mud was found to be 65 % at the condition of 10 mg/L As(lll) initial concentration, 9.5 pH, 20 g/L red mud/solution ratio, 25 °C temperature and 1 h contact time. Optimum removal efficiency of As(lll) and As(V) were obtained by using a red mud activated by treating the raw red mud with 11 of t M HC1 solution. By using the acid activated red mud, the As(lll) and As(V') removal efficiencies at initial concentrations of 10 mg/L, adsorbent dosage of 20 g/L and temperature of 25 *C were found to be 88 % at pH 7.25 and contact time of 1 h; 96 % at pH 3.50 and contact time of 1.5 h, respectively. From data of study, As(tli) and As(V) adsorptions follow first order adsorption rate expression the constants of which are determined to be 0.234 and 0.131 min-1, respectively. The best fit was obtained with the Langrnuir type plot for both species. The adsorption capacities at 25 °C for As(lU) and As(V) were calculated to be 0.884 and 0.942 mg/g, respectively, increases in temperature causes an increase in As(lll) adsorption capacity whereas it causes a decrease in adsorption capacity of As(V). Key Words : As(ili) and As(V) removal, red rnud, adsorption, Langrnuir isotherm, thermodynamic functions.