Sulu çözeltilerden bakır iyonlarının gideriminde öğütülmüş kemiğin kullanılabilirliğinin incelenmesi

Abstract

Günümüzde ağır metallerden kaynaklanan çeşitli sorunlar mevcuttur. Özellikle su içerisindeki ağır metallerin önemli sağlık problemlerine neden olduğu iyi bilinmektedir. Önemli ölçüde endüstriyel atıksulardan kaynaklanan ağır metaller arıtılmadan alıcı ortama verildiğinde, hem alıcı ortamdaki yaşamsal faaliyeti olumsuz etkilemekte hem de dolaylı yoldan insan vücuduna geçme durumu söz konusu olmaktadır. Metal kaplama gibi sanayilerde kullanılan Cu2+ kirliliğe neden olan önemli ağır metallerden biridir. Atıksulardan ağır metal giderimi için çeşitli arıtma yöntemleri mevcuttur. Bunlar arasında adsorpsiyon, özellikle maliyeti düşük adsorbentlerin kolay bulunmasından dolayı tercih edilen bir yöntemdir. Sınırlı sayıda çalışılmış maliyeti düşük olan adsorbentlerden birisi de hayvan kemiğidir. Bu çalışmanın amacı, Cu2+'ın hayvan kemikleri tarafından adsorplanabilirliğinin incelenmesidir. Bu amaçla laboratuvarda çalkalayıcıda sabit sıcaklıkta kesikli deneyler yürütülmüştür. pH, sıcaklık, çalkalama hızı, adsorban dozajı, adsorbat konsantrasyonları ve tane boyutu gibi değişkenlerin adsorpsiyon verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. 48 saatlik çalkalama süresi ve 63?125µm tane boyutu aralığı ile %97,3'lere varan adsorpsiyon verimleri elde etmek mümkün olmuştur. Kısa çalkalama sürelerinde çalkalama hızındaki artışa bağlı olarak adsorpsiyon verimlerinde düşük artışlar gözlenmiştir. Bununla beraber, bu artışlar reaksiyon ilerledikçe sönümlenmiştir. pH 2'de 24 saat sonunda verim %21,3 düzeylerindeyken pH'ın 5'e artırılmasıyla verim de %57,2'ye çıkmıştır. pH 6'nın üzerinde önemli miktarlarda bakır çökelmesi gözlenmiştir. Beklenildiği gibi adsorban partikül boyutu büyüdükçe verim düşmüştür. Örneğin 24 saatlik temas süresinden sonra 63?125µm tane boyu aralığı için %86,2 iken 1000?2000 µm aralığı için bu değer sadece %7,6 düzeylerinde gerçekleşmiştir. 9 saatlik temas süresi sonunda ve pH 5'te, adsorban dozajı 250 mg/L'den 2500 mg/L'ye artırıldığında verim %10,6'dan %62'ye yükselmiştir. Sıcaklıktaki artışa bağlı olarak verimde de küçük artışlar gözlenmiştir. 63?125 µm tane boyutu ve 9 saatlik reaksiyon süresi için sıcaklık 25oC'den 50oC'ye çıkarıldığında verim %49'dan %56,2'ye yükselmiştir. Başlangıç Cu2+ konsantrasyonu 10 mg/L'den 100 mg/L'ye çıkarıldığında verim de %95,5'ten %28,7'lere kadar düşmüştür. Reaksiyon süresi sonunda sulu çözeltide Ca2+ konsantrasyonunda gözlenen artış, büyük olasılıkla iyon değiştirme mekanizmasının varlığını göstermektedir. Cu2+'ın hayvan kemikleri tarafından adsorpsiyonunun Langmuir izotermine daha iyi uyduğu bulunmuştur.Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Bakır (II) İyonu, Kemikler, Kalsiyum.

There are various problems originating from heavy metals today. It is already well known that heavy metals, particularly those found in water, cause significant health problems. When discharged into the receving environments without treatment, heavy metals, widely originating from industrial wastewaters, not only negatively affect living activities in the receiving environments but also may be taken indirectly by the humanbeing. Cu2+ used in industries like metal plating is one of those important heavy metals causing pollution. There are a number of methods for the treatment of heavy metals in wastewater. Adsorption is a preferred method among them especially due to the availability of low-cost adsorbents. One of those low-cost adsorbents not studied much is the animal bone. The aim of this study is to investigate the adsorbability of Cu2+ by animal bones. For this purpose, batch tests were carried out at constant temperatures using a shaker in laboratory. The effect of variables such as pH, temperature, shaking rate, adsorbent and adsorbate concentrations and adsorbent particle size range on adsorption efficiency were investigated. Adsorption efficiencies as high as 97,3% was possible to obtain with a particle size range of 63?125µm at extended shaking periods of 48 hours. Insignificant increases in adsorption efficiencies with an increase in shaking rate were observed at short time periods. However, these increases were dampened as the reaction proceeded. While the adsorption efficiency was around 21.3% at pH 2 after 24 hours, it increased up to 57.2% for pH 5. At pHs higher than 6, significant copper precipitation was observed. As expected, efficiency decreased as the adsorbent particle size increased. After 24 hours of contact, for instance, while the adsorption efficiency for 63?125 µm size range was as high as 86,2%, it was only around 7,6% for 1000?2000 µm. The efficiency increased from 10,6% to 62% when the adsorbent concentration was increased from 250mg/L to 2500mg/L after 9 hours of contact and at pH 5. Slight increases in efficiencies were observed with an increase in temperature. The efficiency increased from 49% to 56,2% when the temperature increased from 25oC to 50oC for 63?125 µm particle size after 9 hours of reaction. The efficiency decreased from 95,5% to as low as 28,7% when the initial Cu2+ concentration was increased from 10 to 100 mg/L. The observed increase in Ca2+ concentration in aqueous solution at the end of reaction time, most probably indicates the existance of ion exchange mechanism. Adsorption of Cu2+ by animal bones was found to fit better to Langmuir isotherm.Keywords: Adsorption, Bones, Copper (II) İon Cansium.