İkili ve üçlü ağır metal iyon karışımlarının q Arrfizus`a çok bileşenli biyosorpsiyonun incelenmesi ve yarışmalı adsorbsiyon modellerinin uygulanması
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
IV ÖZET Endüstriyel atıksularda sıklıkla birlikte rastlanan, dört iki değerlikli metal iyonunun - çinko, bakır, kurşun ve nikel -, tek bileşenli, ikili ve üçlü sistemlerinden biyosorpsiyonu, bir kamçılı mantar, Rhizopus arrhizus kullanılarak, kesikli karıştırman reaktörlerde incelendi. Çoklu metal kanşımlanndan, Zn+2, Cu+2, Pb+2 ve Ni+2 'in R. Arrhizus' a yarışmalı biyosorpsiyonu, başlangıç pH' ının, yarışan metallerin sayısının, metal kombinasyonunun ve metal iyon derişimlerinin, bir fonksiyonu olarak araştırıldı. Bu metal iyonlarının R. arrhizus' a biyosorpsiyonu, dört tane tek bileşenli, beş tane ikili (Cu - Zn, Pb - Cu, Pb - Zn, Cu+2 - Ni+2 ve Pb+2 - Ni+2) ve iki tane üçlü (Pb+2 - Cu+2 - Zn+2 ve Pb+2 - Cu+2 - Ni+2) sistemde çalışıldı. Çok bileşenli biyosorpsiyon verileri, başlangıç adsorpsiyon hızları, denge izotermleri ve adsorpsiyon verimleri terimlerinde değerlendirildi. Tüm metal iyonları, 4.0-5.0 aralığındaki pH değerlerinde, mikroorganizmaya daha etkin bir şekilde adsorplandı. Cu`2, Ni+2, Pb+2 ve Zn+2 biyosorpsiyonu için, optimum başlangıç pH' ı sırasıyla 4.0, 4.0-5.0, 5.0 ve 5.0 olarak saptandı. Cu+2 - Zn+2 ve Pb+2 - Cu+2 farklı pH optimumlanna sahip olduklarından, bu metal iyonlarının iki bileşenli biyosorpsiyonu hem pH 4.0 hem de 5.0' de incelendi. R. arrhizus' un biyosorpsiyon kapasitesi üzerine, metal iyonlarının çeşitli kombinasyonlarının etkileri tartışıldı ve sinerjistik veya antagonistik olarak etkiyen metal iyon kombinasyonlan saptandı. Tek bileşenli denge verileri Langmuir, Freundlich ve üç parametreli Redlich Peterson izotermleri kullanılarak analiz edildi. Her izoterm için tek bileşenli adsorpsiyon sabitleri saptandı ve farklı metal iyonları için mikroorganizma nın biyosorptif kapasitesini karşılaştırmakta kullanıldı. Tek bileşenli adsorpsiyon sabitleri, çok bileşenli adsorpsiyon modellerinin de parametreleridir. Yanşmasız Freundlich izotermlerinin en yüksek regresyon korelasyon katsayılarına, önerilen ve deneysel değerler arasındaki minimum ortalama yüzde hatalara sahip olduğu bulundu.Çok bileşenli adsorpsiyon dengesi için, yarışmalı adsorpsiyon izotermleri de geliştirildi ve Freundlich tipi çok bileşenli adsorpsiyon modellerinin, çoklu metal iyonlarının gözlenen giderimi ile uyumlu olduğu gösterildi. İki bileşenli sistemlerle kısıtlı olan, altı parametreli ampirik Freundlich modelinin, ikili karışımların bütün kombinasyonları için en iyi korelasyonu sağladığı kanıtlandı. Çok bileşenli Freundlich modeli de, iki bileşenli sistemlerinde, Cu+ - Ni+2 ve Pb+2 - Ni+2 'in simültane biyosorpsiyonunu karakterize etmekte başarıyla kullanıldı. Çok bileşenli Freundlich modelinin, üç bileşenli sistemlerde, metal iyonlarının adsorpsiyon denge verilerine iyi uyum sağladığı gösterildi. Üç tane ikili ve iki tane üçlü iyon karışımları sisteminde, Pb+2' nun biyosorplanma kapasitesi, tek bileşenli verilerle uyumlu olarak, diğer metal iyonlarından daha büyüktür. Bağıl kapasiteler Pb+2>Ni+2>Cu+2>Zn+2 şeklinde sıralanmaktadır. Zn+2, Cu+2, Pb+2 ve Ni+2 'in başlangıç adsorpsiyon hızlan ve denge giderimi diğer metal/metallerin artan derişimlerinin varlığıyla azaldığından, R. arrhizus üzerine Zn+2, Cu+2, Pb+2 ve Ni+2 'in birleştirilmiş etkisinin antagonistik olduğu bulundu. Bununla birlikte, dengede kurutulmuş biyokütlenin birim kuru ağırlığı başına adsorbe edilen toplam metal iyonu miktarları, aynı derişimlerde tek başına metal iyonlarını içeren biyosorpsiyon ortamlarında elde edilen denge metal giderimlerinden genellikle daha büyüktür. Bu durumda toplam interaktif etkileşiminin sinerj istik olduğu düşünülebilir. Anahtar Kelimeler: Atıksu arıtımı, ağır metal iyonu, biyosorpsiyon, R. arrhizus, çok bileşenli metal karışımları, çok bileşenli adsorpsiyon modelleri. VI ABSTRACT The biosorption of four divalent metal ions - namely zinc, copper, lead and nickel -, frequently encountered together in industrial waste waters, in single component, binary and ternary systems has been studied using Rhizopus arrhizus, a filamentous fungus, in batch stirred reactors. The competitive biosorption of Zn2+, Cu2+, Pb2+ and Ni2+ from multimetal mixtures on R. arrhizus has been investigated as a function of initial pH, the number of metals competing, metal combination and metal ion concentrations. The biosorption of these metal ions on R. arrhizus has been studied for four single component, five binary (Cu - Zn2+, Pb2+ - Cu2+, Pb2+ - Zn2+, Cu2+ - Ni2+ and Pb2+ - Ni2+) and two ternary systems (Pb2+ - Cu2+ - Zn2+ and Pb2+ - Cu2+ - Ni24). The multicomponent biosorption data have been evaluated in terms of initial rates of adsorption, equilibrium isotherms and adsorption yields. All the metal ions were more effectively adsorbed to the biomass at pH values in the range 4.0-5.0. The optimum initial pH for the biosorption of Cu, Ni, Pb and Zn was determined as 4.0, 4.0-5.0, 5.0 and 5.0, respectively. Since Cu2+ - Zn2+ and Pb2+ - Cu2+ have different pH optima, the bicomponent biosorption of these metal ions has been investigated at both pH 4.0 and 5.0. The effects of various combinations of the metal ions on the biosorption capacity of R. arrhizus have been discussed and the metal ion combinations acted synergistically or antagonistically have been determined. The monocomponent equilibrium data have been analysed using the Langmuir, the Freundlich and the three parameter Redlich-Peterson isotherms. The individual adsorption constants for each isotherm have been determined and used to compare biosorptive capacity of the microorganism for different metal ions. The individual adsorption constants are also parameters of the multicomponent adsorption models. The non-competitive Freundlich isotherms have been found to have the highest regression correlation coefficients and the minimum average percentage errors between the predicted and the experimental values.vii For the multicomponent adsorption equilibrium, the competitive adsorption isotherms have been also developed and the Freundlich-type multicomponent adsorption models have been shown to be consistent with the observed uptake of multi-metal ions. The six parameter empirical Freundlich model, restricted to bicomponent systems, has been demonstrated to provide the best correlation for all combinations of the binary mixtures. The multicomponent Freundlich model was also used successfully to characterize simultaneous biosorption of Cu2+ - Ni2+ and Pb2+ - Ni2+ in two component systems. The multicomponent Freundlich model has been shown to correlate well with adsorption equilibrium data of the metal ions in the three component systems. The biosorption capacity of Pb2+ in the three binary and two ternary systems was greater than the other metal ions, in agreement with the single component data. The relative capacities were in the order Pb2+>Ni2+>Cu2+>Zn2+. Since the initial adsorption rates and equilibrium uptake of Zn2+, Cu2+, Pb2+ and Ni2+ was reduced by the presence of increasing concentrations of the other metal/metals, the combined action of Zn2+, Cu2+, Pb2+ and Ni2+ ions on R. arrhizus was found to be antagonistic. However, the adsorbed total metal ion quantities per unit weight of dried biomass at equilibrium were generally higher than the equilibrium metal uptake obtained in the biosorption media containing the metal ions alone at the same concentrations. In this case, the total interactive effect can thought to be synergistic. Key Words: Waste water treatment, heavy metal ion, biosorption, R. arrhizus, multi- metal mixtures, multicomponent adsorption models.
Collections