Üçlü ve dörtlü ağır metal iyonlarının yarışmalı biyosorpsiyonunun kesikli karıştırmalı ve kolon tipi reaktörde incelenmesi
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
IV ÖZET Bu tez kapsamında, endüstriyel atıksularda sıklıkla birlikte bulunan beş farklı ağır metal iyonunun -krom, bakır, demir, kadmiyum ve nikel-, bir küf mantarı olan Rhizopus arrhizus üzerine biyosorpsiyonu, metal iyonlarının tekli, üçlü ve dörtlü kombinasyonları oluşturularak incelenmiştir. Çalışmaların ilk bölümünde, Cr(VI), Cu(II), Fe(III), Cd(II) ve Ni(II) iyonlarının tek bileşenli sistemleri, başlangıç metal iyonu derişimi ve pH değiştirilerek kesikli karıştırmalı reaktörde incelenmiştir. Çalışmaların sonraki bölümünde, Rhizopus arrhizus^ çoklu metal biyosorpsiyonu, metal iyonlarının üçlü ve dörtlü kombinasyonları ile, başlangıç metal iyon derişimleri değiştirilerek kesikli karıştırmalı ve kolon tipi reaktörde incelenmiştir. Kesikli karıştırmalı reaktörde gerçekleştirilen çoklu metal biyosorpsiyon çalışmaları iki tane üç bileşenli (Cd-Cr-Cu, Cr-Cu-Fe) ve iki tane dört bileşenli (Cd-Cr-Cu-Fe, Cd-Cr-Cu-Ni) sisteminde yürütülmüştür. Elde edilen veriler başlangıç adsorpsiyon hızları, denge izotermleri, tekil ve toplam adsorpsiyon verimleri, bağıl adsorpsiyon ve bağıl kaplama terimlerinde değerlendirilmiştir. Kolon tipi reaktörde gerçekleştirilen çoklu metal biyosorpsiyon çalışmaları ise bir tane üç bileşenli (Cr- Cu-Fe), bir de dört bileşenli (Cd-Cr-Cu-Ni) sistemde yürütülmüştür. Elde edilen veriler, kırılma eğrileri çizilerek incelenmiş, denge alım değerleri ve adsorpsiyon verimleri cinsinden karşılaştırılmıştır. Tek bileşenli sistemlerden elde edilen denge verileri, Langmuir, Freundlich ve Redlich-Petterson izotermleri kullanılarak analiz edilmiştir. Her izoterm için tek bileşenli adsorpsiyon sabitleri saptanmış ve farklı iyonlar için sorbentin biyosorptif kapasitesinin karşılaştırılmasında kullanılmıştır. Çok bileşenli sistem değerlendirmesinde, elde edilen denge verilerine yarışmalı adsorpsiyon modelleri uygulanmış ve hangi modelin sistemi daha iyi tanımladığı araştırılmıştır. Elde edilen model değerleriyle deneysel değerler arasındaki uyumun ve karışım içerisindeki metal iyonlarının birbirlerinin adsorpsiyonu üzerindeki etkilerinin daha iyi gözlenebilmesi amacıyla her bir sistem için üçgen ve üç boyutlu yüzey grafikleri çizilmiştir. Sonuçta çok bileşenli sistemlerde denenen modeller arasında en iyi uyumun çok bileşenli Langmuir modeliyle sağlandığı görülmüştür. Ek olarak bazı metal kombinasyonlarında çok bileşenli Freundlich modelinin de kabul edilebilir hata oranlan ile sistemin tanımlanmasına yardımcı olabileceği saptanmıştır. Son olarak metallerin tekli ve çoklu sistem sonuçlan karşılaştmlmış ve çok bileşenli sistemlerde metal iyonlan arasındaki etkileşimin genel olarak antagonistik olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Atıksular, ağır metal iyonları, biyosorpsiyon, R. arrhizus, üçlü ve dörtlü ağır metal kanşımlan, kesikli kanştırmalı reaktör, dolgulu kolon reaktör, çok bileşenli adsorpsiyon modelleri. ABSTRACT In this thesis, the biosorption of five different heavy metal ions - chromium(VI), copper(II), iron(III), cadmium(II) and nickel(II) -, frequently encountered together in industrial waste waters, was studied by using Rhizopus arrhizus, a kind of fungus, as the biosorbent. While setting up the biosorption experiments, ternary and quaternary combinations of these heavy metal ions were arranged. At the first part of the studies, the biosorption of the single component systems of Cr(VI), Cu(II), Fe(III), Cd(II) and Ni(II) was investigated in batch stirred reactors by changing initial concentrations of ions and pH value of medium. Next, the multi-metal biosorption on R. arrhizus from the ternary and quaternary mixtures was investigated as a function of initial metal ion concentrations in batch stirred and packed column reactors. In batch stirred reactors, multimetal biosorption studies were performed with two ternary (Cd-Cr-Cu and Cr-Cu-Fe) and two quaternary (Cd-Cr-Cu-Fe and Cd-Cr-Cu- Ni) systems. The multicomponent biosorption data were evaluated in terms of initial adsorption rates, equilibrium isotherms, individual and total adsorption yields, relative adsorption and relative coverage. Multimetal biosorption studies in packed column reactor were carried out with one ternary (Cr-Cu-Fe) and one quaternary (Cd-Cr-Cu-Ni) system. The experimental data were analysed by drawing breakthrough curves and compared in terms of equilibrium metal uptakes and adsorption yields. Single system adsorption equilibrium data were analysed by using the Langmuir, the Freundlich and the Redlich-Peterson isotherms. Single system adsorption constants were determined and used to compare the biosorption capacity of the biosorbent for each metal ion. These constants have been used to compare the biosorption capacity of the biosorbent for each metal ion. For the multi-metal systems, the competitive adsorption isoterms were applied to the available data sets and the most convenient one was determined for each metal combination. In order to represent the consistency between the theoretical values and the experimental values and to show interactions between metal ions by graphically, the three dimensional (3-D) surface graphs and triangular equilibrium diagrams were developed. From the results, the best fit between the model predictions and the experimental values were obtained by using multicomponent Langmuir model. In addition, for certain metal ion combinations, the Freundlich-type multicomponent isotherm was also used to explain the adsorption behaviours of these metal systems with acceptable percentage errors. Finally, the results obtained from multicomponent systems were compared with single system results and the interactive effects of the metal ions examined in the multicomponent systems were generally found to be antagonistic. Key Words: Waste water, heavy metal ion, biosorption, R. arrhizus, ternary and quaternary heavy metal mixtures, batch stirred reactors, packed column reactors, multicomponent adsorption models.
Collections