Kurşun, nikel, bakır(II) iyonlarının aktif çamur prosesine birleştirilmiş etkilerinin incelenmesi

Abstract

IV ÖZET Bu tez çalışmasında, Cu(II), Ni(II) ve Pb(II) iyonlarının tekli, ikili ve üçlü metal karışımlarından Aktif Çamura, simültane biyosorpsiyonu önce kesikli karıştırmak reaktörde daha sonra elde edilen parametreler doğrultusunda sürekli karıştırman reaktörde incelenmiştir. Kesikli karıştırmak reaktörde yapılan çalışmanın ilk aşamasında optimum mikroorganizma derişimini saptamak amacıyla, Cu(H)'nin pH 4'de kuru aktif çamura adsorpsiyonu 5 g/L, 2.5 g/L ve 1 g/L olmak üzere üç farklı mikroorganizma derişiminde incelenmiştir. Ardından optimum pH değerini bulmak üzere, Cu(n)'nin 1 g/L mikroorganizma derişiminde, pH 4 ve pH 5 'de adsorpsiyonu gözlenmiş, her iki pH değerinde birbirine yakın verimlilik değerleri elde edilmiştir. Literatürlerde Ni(IT) ve Pb(IT) için optimum pH değeri 5 olarak geçtiğinden, tüm çalışmalar pH 5 'de gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın bu kısmında son olarak lg/L kuru aktif çamur derişimine denk gelen yaş aktif çamur derişimi saptanıp, Cu(H), Ni(H) ve Pb(H) iyonlarının; tek metal olarak bulunduğu ortamda, pH 5 'de kuru ve yaş aktif çamura adsorpsiyonu incelenmiş, Freundlich ve Langmuir modeline uyumları araştırılmış, bu metallerin yaş aktif çamura adsorpsiyonunda elde edilen verimlilik değerlerinin daha yüksek olduğu ve tüm metaller için yaş aktif çamura adsorpsiyonun Langmuir modeline daha iyi uyduğu gözlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, pH 5 'de Cu(H)-Ni(IT), Cu(H)-Pb(II) ve Ni(H)-Pb(H) ikili sisteminin yarışmalı biyosorpsiyonu incelenmiştir. Sürekli karıştırmak reaktörde yapılan çalışmanın ilk aşamasında, söz konusu metallerin; tek metal olarak bulunduğu durumda, pH 5 'de yaş aktif çamura adsorpsiyonlar çalışma sırasında saptanan optimum akış hızı olan 3 ml/dak ve optimum karıştırıcı hızı olan 200 rpm'de incelenmiş, Langmuir ve Freundlich modeline uyum araştırılmış ve Langmuir modelinden elde edilen sabitler modifiye edilerek çok bileşenli sistemlerde kullanılmıştır. Sürekli karıştırmak reaktördeki çalışmanın ikinci aşamasında, pH 5 'de Cu(n)-Ni(H), Cu(n)-Pb(H) ve Ni(n)-Pb(II) ikili sisteminin yarışmalı biyosorpsiyonu incelenmiştir, Langmuir adsorpsiyon modeli ve sürekli sistem kütle denkliği birlikte çözülerek, ikili karışımların bu modele uyumu araştırılmıştır. Son olarak, pH 5 'de Cu(n)-Ni(H)-Pb(n) üçlü karışımı içeren biyosorpsiyon sürekli karıştırmak reaktörde incelenmiş, elde edilen veriler sürekli sistem kütle denkliğine uygulanmıştır. Anahtar Kelimeler: Atıksu arıtımı, Aktif çamur, adsorpsiyon, biyosorpsiyon, Bakır(n), Nikel(II), Kurşun(H), ikili ve üçlü ağır metal karışımları, kesikli karıştırmak reaktör, sürekli karıştırmak reaktör

ABSTRACT In this thesis, the simultaneous biosorption of Cu(H), Ni(H) and Pb(II) ions from single, binary and ternary metal mixtures on Activated Sludge was investigated in batch stirred and continuous stirred tank reactor. In the first part of the study in batch stirred reactor, the adsorption of Cu(Tf) ion on dry activated sludge at pH 4 was investigated at three different microorganism concentrations -5 g/L, 2.5 g/L and 1 g/L- to determine the optimum concentration. The adsorption of Cu(II) ion on dry activated sludge at 1 g/L microorganism concentration was observed at pH 4 and 5 to determine the optimum pH value. Similar yields were obtained for both pH values. Since in literature it is stated that the optimum pH value for Ni(II) and Pb(II) ions is 5, all studies in this thesis were accomplished at pH 5. The concentration of wet activated sludge was calculated for 1 g/L dry activated sludge and then the adsorption of the single component systems of Cu(II), Ni(H) and Pb(H) ions on dry and wet activated sludge at pH 5 was investigated. Investigations for single metal ion have been evaluated according to Freundlich and Langmuir model. It was observed that the yields and the approach of Langmuir model were better at the adsorption on wet activated sludge. In the second part of the study the competitive biosorption of Cu(n)-Ni(II), Cu(H)- Pb(II) and Ni(n)-Pb(TI) at pH 5 was investigated. In the first part of the study in continuous stirred tank reactor, the non-competitive biosorption of these ions on wet activated sludge at pH 5 was investigated. For all metal ions optimum flow rate was determined as 3 ml/sec and optimum stirring rate was found 200 rpm. Single system adsorption equilibrium data were analyzed by using Langmuir and Freundlich isotherms. Since approach of Langmuir model was better for all metals, the constants obtained from this model have been modified and used in multi-component systems. In the second part of the study in continuous stirred tank reactor, the competitive biosorption of Cu(II)-Ni(n), Cu(II)-Pb(n) and Ni(H)-Pb(H) at pH 5 was investigated. Solving mass balance equation and Langmuir adsorption model together, appropriateness of multi-combinations according to this model was investigated. Finally, in continuous stirred tank reactor the simultaneous biosorption of Cu(H)- Ni(H)-Pb(n) ternary system was observed at pH 5 and the data obtained from this study were applied to continuous system mass balance. Keywords: Waste- water treatment, Activated sludge, adsorption, biosorption, Copper(n), Nickel(n), Lead(II), binary and ternary heavy metal mixtures, batch stirred reactors, continuous stirred tank reactor.