Atıksulardaki kadmiyum(II) ve nikel(II) iyonlarının tekli ve ikili karışımlarının kitosana, kile ve kitosan-kil kompozitine adsorpsiyonunun kesikli ve sürekli sistemlerde incelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2015
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: KAZIM SEZER
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ZÜMRİYE AKSU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında, özellikle endüstriyel kaynaklı atıksularda bulunan kadmiyum(II) ve nikel(II) iyonlarının tekli ve ikili karışımlarının sırasıyla kitosana, kile ve kitosan-kil kompozitine adsorpsiyonu kesikli ve sürekli dolgulu kolon sistemlerde incelenmiştir. Çalışmada öncelikle kitosan ve montmorillonit kili değişik oranlarda karıştırılarak farklı bileşimlerde kompozit adsorbentler elde edilmiş ve bunlardan kadmiyum(II) ve nikel(II) iyonlarını en yüksek kapasiteyle adsorplayan adsorbent çalışma adsorbenti olarak seçilmiştir. 45:55 (w:w) kitosan:kil oranına sahip en iyi adsorpsiyon kapasitesini gösteren kompozit adsorbent kitosan ve kilin yanında kadmiyum(II) ve nikel(II) iyonlarının adsorpsiyonunda adsorbent olarak kullanılmıştır. Kesikli sistemde yapılan deneysel çalışmalarda öncelikle kadmiyum(II) ve nikel(II) iyonlarının her bir adsorbente adsorpsiyonunda başlangıç pH'ının adsorpsiyon kapasitesine etkisi incelenmiş ve her bir adsorpsiyon sistemi ve her bir metal iyonu için çalışma pH'ı 6.0 olarak bulunmuştur. Her bir metal iyonu-adsorbent sistemi için başlangıç metal iyonu derişiminin 200 mg/L'ye artmasıyla adsorpsiyon kapasitesinin arttığı, adsorpsiyon veriminin ise azaldığı saptanmıştır. Kitosan, kil ve kitosan-kil kompozit adsorbentlerin kadmiyum(II) ve nikel(II) adsorpsiyonunda kullanılması ile elde edilen en yüksek adsorpsiyon kapasite değerleri sırasıyla 53,33 mg Cd+2/g, 47,17 mg Ni+2/g, 17,57 mg Cd+2/g, 16,14 mg Ni+2/g, 32,56 mg Cd+2/g, 29,13 mg Ni+2/g, olarak bulunmuştur. Adsorpsiyon dengesinin matematiksel olarak tanımlanmasında her bir metal iyonu-adsorbent sistemi için Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon modelleri kullanılmış ve Langmuir modelinin tüm metal iyonu-adsorbent sistemlerini daha iyi tanımladığı gözlenmiştir. Bütün metal iyonu-adsorbent sistemlerinde adsorpsiyon kinetiğinin en iyi ikinci derece kinetik modele uyduğu görülmüştür. Her bir metal iyonu-adsorbent sistemi için derişime bağlı olarak dış taraf kütle aktarım katsayıları ve iç difüzyon hız sabiti değerleri de saptanmıştır. Kesikli sistemdeki çalışmaların ikinci kısmında kadmiyum(II)-nikel(II) karışımlarının kitosan-kil kompozitine adsorpsiyonunda bileşenlerden birinin derişimi sabit tutulup diğerinin derişimi değiştirilerek, birinci bileşenin ikinci bileşenin adsorpsiyon kapasitesini nasıl etkilediği araştırılmıştır. Ortamdaki kadmiyum(II) varlığı nikel(II) adsorpsiyonunu artırırken (sinerjik etki), nikel(II) varlığı kadmiyum(II) adsorpsiyonunu azaltmıştır (antagonistik etki). Kitosan-kil kompozit adsorbentle tekli ve ikili metal iyonu karışımlarıyla gerçekleştirilen dolgulu kolon çalışmalarında, öncelikle 100 mg/L kadmiyum(II) besleme derişiminde akış hızının kolon kapasitesine etkisi araştırılmış ve 1,2 mL/dk akış hızında en yüksek kolon kapasitesi ve kolon performansı değerleri bulunmuştur. Kolondaki diğer tüm çalışmalar bu akış hızında gerçekleştirilmiştir. Bu akış hızında her bir metal iyonunun besleme derişiminin 200 mg/L'ye kadar artırılmasıyla, dengede ve toplam adsorplanan miktarların arttığı, kolon verimliliğinin ise azaldığı gözlenmiştir. Her bir bileşen için kolon kırılma eğrilerinin tahmin edilmesi ve kinetik sabitlerin bulunması için Adams-Bohart (veya Wolborska), Thomas ve Yoon-Nelson modelleri deneysel verilere uygulanmış, son iki modelin deneysel kırılma eğrilerini daha iyi tahmin ettiği gözlenmiştir. Kadmiyum(II)-nikel(II) ikili karışımlarının kitosan-kil kompozitine dolgulu kolon adsorpsiyonunda kesikli sistemdekine benzer olarak ortamdaki kadmiyum(II) varlığı nikel(II) adsorpsiyonunu artırırken (sinerjik etki), nikel(II) varlığı kadmiyum(II) adsorpsiyonunu azaltmıştır (antagonistik etki). Kesikli sistemde adsorpsiyon işleminden sonra kitosan-kil kompozitinin tekrar kullanılabilirliğini araştırmak üzere yapılan desorpsiyon çalışması elde edilen kompozit adsorbentin tekrar kullanılabileceğini göstermiştir.