Ultrases yardımıyla alkali emdirilerek hazırlanmış aktif karbonlarla sulu çözeltilerden ni2+ adsorbsiyonun modellenmesi ve optimizasyonu

Abstract

Son yıllarda ultrases atıksu arıtmada önem kazanmıştır. Ultrases katı-sıvı sistemlerde katı yüzeyinde kavitasyonla mikro çatlaklar oluşturarak yararlı etkiler sergiler; böylece, katı sıvı arasında yüzey artar, katı ya da katalizör yüzeyi temizlenir. Bu çalışmada, Ni2+ gibi ağır metalleri sulu çözeltilerden gidermek için fındıkkabuğuna ultrases yardımıyla KOH emdirilerek hazırlanmış aktif karbonlar kullanılmıştır. Deneyler istatistiksel metodlarla planlanmıştır. Son olarak, aktif karbonlar nikel adsorpsiyon kapasiteleriyle karakterize edilmişlerdir. Optimum şartlar Matlab programındaki kısıtlamalı optimizasyon tekniğiyle; tane boyutu 1.75 mm, ultrases gücü/hacim 120 W/L, emdirme oranı 0.0168 g/mL, emdirme süresi 143 dakika, aktifleştirme sıcaklığı 661°C, aktifleştirme süresi 18 dakika ve bu şartlarda maksimum adsopsiyon kapasitesi 27,08 mg Ni2+/g Ac olarak hesaplanmıştır. Maksimum adsopsiyon kapasitesine sahip aktif karbon SEM yardımıyla da görüntülenmiştir. Sulu çözeltilerden Ni2+ gidermek amacıyla fındık kabuğuna alkali emdirme işleminin ultrasesle yapılmasının aktif karbon hazırlanmasında faydalı olduğu bulunmuştur.

In recent years, ultrasound has gained importance in wastewater treatment. Ultrasound exhibits several beneficial effects in solid?liquid systems by means of the cavitations phenomenon by causing the formation of many microcracks on the solid surface; thus, it increases the surface area between the reactants and cleans solid reactant or catalyst particle surfaces. In this study, activated carbons prepared from ultrasound-assisted KOH-impregnated hazelnut shell for removing heavy metals cations such as Ni2+ from aqueous solutions have been used. The experiments were planned by statistical design methods. Finally, activated carbons were characterized by the evolution of their nickel adsorption capacity. Optimum preparation conditions were obtained by using constrained optimization program by means of the matlab computer software as follows particle size 1.75 mm, ultrasound power/volume 120 W/L, impregnation ratio 0.0168 g/mL, impregnation time 143 min, activation temperature 661°C and activation time 18 min, following with maximum adsorption capacity was found as 27.08 mg Ni2+/g Ac. Activated carbon with the maximum adsorption capacity was further characterized by using scanning electron microscopy. The application of ultrasonic irradiation was found to be beneficial for preparation of activated carbon from alkaline impregnated hazelnut shell for use as adsorbents to remove Ni2+ from aqueous solutions.