Treatment of domestic wastewater with natural zeolites

Abstract

oz Bu çalışmada, Gördes doğal zeolitinin, atıksudan ve NH4CI çözeltisinden, değişik şartlarda NH^ iyonu uzaklaştırılması araştırılmıştır. Katı:çözelti oranı, çözeltinin başlangıç konsantrasyonu, çözeltideki rakip iyonlarının varlığı ve zeolitin parçacık boyutunun amonyum iyonu uzaklaştırma kapasitesine etkisi çalışılmıştır. Birim gram zeolitin en yüksek NH44` tutma kapasitesi, %1 katı:çözelti oranında bulunmuştur. Deneysel sonuçlar, NHU+ değişim kapasitesinin parçacık boyutundan bağımsız olduğunu göstermiştir. Başlangıç çözelti konsantrasyonunun artması NH4+ tutma kapasitesini arttırmıştır. Amonyum iyonunun uzaklaştırılma yüzdesi başlangıç amonyum konsantrasyonunun artmasıyla azalmıştır. Örneğin, saf amonyum klorür çözeltisi için yüksek NH4+ iyonu konsantrasyonları %30.5-55, NH4+ giderimi gösterirken, düşük konsantrasyonlar %87-95 NH4+ giderimi sağlamıştır. Amonyum tutma kapasitesi potasyum iyonunu varlığında en yüksek azalma göstermiş, bunu kalsiyum iyonu izlemiştir. En düşük etki magnezyum iyonu varlığında görülmüştür. Elde edilen denge verilerinin, hem Langmuir hemde Freundlich modellerine uyduğu saptanmıştır. Langmuir modeli, mükemmel denge veri uyumu göstermiştir (R >0.995). izotermlerin platolarından maksimum iyon değişim kapasiteleri, NH4, NH4+`Mg+2, NH4+`Ca+2 ve NH4+`K+ için sırasıyla 9.03, 8.76, 8.695 ve 7.84 mg NH4+/ gr olarak bulunmuştur. Sonuç olarak; Gördes klinoptilolitinin amonyum kapasitesi, saf amonyum klorür solüsyonu için yaklaşık 0.51 milieşdeğer/gr olarak hesaplanmıştır. Aynı katı /çözelti oranı ve aynı başlangıç konsantrasyonu ele alındığında klinoptilolitin NELt+ iyonu tutma kapasitesi ve NH4+ iyonu uzaklaştırma yüzdesi atıksu için NH4CI çözeltisine göre daha düşük bulunmuştur. Evsel atıksuların kompleks sistemi, belirli hedef katyonların uzaklaştırılmasını etkileyebilir. Atıksulardan amonyum uzaklaştırılmasındaki azalma, askıda katı ve/veya organik maddeler gibi bazı faktörlerin varlığına bağlanabilir. Dolayısıyla bu amonyum değişim kapasitesinin düşmesine neden olur. Deneysel sonuçlar, klinoptilolitçe zengin Gördes mineralinin atıksu arıtımı ve suyun tekrar kullanılmasında, önemli bir potansiyeli olduğunu göstermektedir.

ABSTRACT In this study, the use of Gördes natural zeolite for removing NHLf1` ion from wastewater effluent and from NH4CI solution was investigated under various conditions. The effect of the solid: solution ratio, initial concentration of the solution, presence of competing cation, particle size of the clinoptilolite sample on ammonium ion removal capacity were studied. Highest amount of ammonium removal per gram zeolite was found in the solution having 1% solid: solution ratio. The experimental results indicate that the NH/ exchange capacity is not dependent on the particle size of the clinoptilolite sample. Increasing the initial concentration increases the NH4 uptake capacity. NÜ4+ removal decreases with increasing the initial ammonium concentration. For instance, the higher NH4 ion concentrations show the 30.5-55 % removal and lower NH4+ ion concentrations lead to 87-95 % removal for pure ammonium chloride solution. The presence of potassium ion had the most significant effect upon ammonium ion uptake, followed by calcium ion. Magnesium ion had the least effect. Equilibrium data obtained have been found to fit both Langmuir and Freundlich models. The Langmuir model provided excellent equilibrium data fitting (R >0.995). From the plateau of the isotherms maximum exchange capacities were determined as 9.03, 8.76, 8.695 and 7.84 mg NH4+/gr for NH4+, NH4+-Mg+2, NH4+-Ca+2and NH4+-K+, respectively. As a consequence of this result, the ammonium capacity of Gördes clinoptilolite was approximately 0.51meq/gr for pure ammonium chloride solution. When comparing the removal of NH4+ ion from wastewater effluent and from NH4CI, the percent removal and the uptake capacity were lower for wastewater than for NH4CI for same solid: solution ratio and the same initial concentration. It is expected that in domestic wastewater, where the complexity of the system is high, several matter could influence the removal of specific target cations. The decreased ammonium removal for wastewater may be attributed to by the existence of several matters (suspended solid, organic matter) in the wastewater effluent samples, which reduce the ammonium exchange capacity. The experimental results indicate a significant potential for the Gördes clinoptilolite rich mineral as an ion exchange material for wastewater treatment and water reuse application. IV