Metakaolen esaslı jeopolimer ile atıksulardan Cu2+ iyonlarının giderimi

Abstract

Bu çalışmada, metakaolen esaslı jeopolimer (MKEJ) kullanılarak sulu çözeltilerden Cu2+ iyonlarının giderimi incelenmiştir. Jeopolimer ile Cu2+ iyonlarının adsorpsiyonu için optimum koşullar, Box-Behnken deney tasarımı (BBD) ile kesikli ve sürekli sistemlerde belirlenmiştir. Adsorpsiyon verimi ve adsorpsiyon kapasitesi değerleri sırasıyla % 95,02 ve 61,44 mg/g (kesikli sistem) ve % 46,82 ve 31,67 mg/g (kolon sistemi) olarak bulunmuştur. ANOVA sonuçları, pH ve adsorban dozajının kesikli sistemde Cu2+ adsorpsiyonu için en etkili parametreler olduğunu göstermiştir. Akış hızı, kolon iç çapı, adsorban miktarı ve adsorbat hacmi gibi kolon parametrelerinin interaktif etkileri de BBD kullanılarak incelenmiştir. Yalancı−ikinci−dereceden kinetik modelinin zamana bağlı verileri en iyi açıklayan model olduğu bulunmuştur. Denge adsorpsiyon verilerinin ise Langmuir modeline uyum gösterdiği görülmüştür. Adsorbanın yapısı zeta potansiyeli ölçümü, IR, SEM-EDX analizleri ile karakterize edilmiştir. Tüm sonuçlar, MKEJ'in sulu çözeltilerden Cu2+ iyonlarının gideriminde tekrar kullanılabilir, ekonomik ve çevre dostu bir adsorban olduğunu desteklemektedir.

In this study, the removal of Cu2+ ions from aqueous solutions by using metakaolen based geopolymer (MKBG) was investigated. Optimum conditions for the adsorption of Cu2+ ions were determined by the Box-Behnken experimental design (BBD) in the batch and continuous systems. Adsorption efficiencies and adsorption capacities of MKBG for the batch system were found as 95.02% and 61.44 mg/g (batch) and 46.82% and 31.67 mg/g (column), respectively. ANOVA results indicated that pH and adsorbent dosage were the most effective parameters on Cu2+ adsorption in the batch system. Also the interactive effects of the column adsorption parameters i.e. flow rate, column i.d., MKBG amount and volume of adsorbate were investigated using BBD. The pseudo-second-order kinetic model could better describe the time-dependent data. Equilibrium adsorption data of Cu2+ showed a good adaptation with Langmuir isotherm. The structure of the adsorbent has been characterized by zeta potential measurement, IR and SEM-EDX analysis. All the results have proven that MKBG is a recoverable, cost-effective and environment friendly adsorbent for the removal of Cu2+ ions from aqueous solutions.