İyon değiştirici reçine ile atık sulardan demir geri kazanımı

Abstract

Endüstriyelleşmenin gelişmesi ve dünya nüfusunun artmasıyla birlikte üretimde ve tüketimde artış ve beraberinde en temel ihtiyaçlarımızdan olan hava, su ve topraklarımızın kirliliğini getirmiştir. Oluşan bu kirlilikle toksik maddeler oluşmakta, canlılar ve ekosistem için zararlı etkileri olmaktadır. Endüstriyel ve evsel atık sularının temizlenerek tekrar kullanımının sağlanması ile ekosistem döngüsüne kazandırılması, içerisinde insan ve canlıların sağlığına etki edecek zararlı toksik maddelerin uzaklaştırılması, değerli metallerin geri kazanımı çalışmaları endüstriyelleşmenin gelişmesi, nüfus artışı ve iklim değişikliğiyle birlikte hayatımıza girmiştir. Yeni endüstriyel teknolojilerin hızla kullanıma girmesi, oluşan atık suların içeriklerini de her geçen gün değiştirmektedir. Doğanın dengesinin korunabilmesi için, atık suların geri kazanımı, bu işlemin verimi ve kalan atıkların uygun bir şekilde bertaraf edilmesi gerekmektedir. Günlük çeşitli endüstriyel, evsel ve tarımsal faaliyetler sonucu oluşan kirleticiler içerisindeki ağır metaller toprağa ve suya karışırlar. Sulardaki ağır metallerin sulu ortamlarda yüksek çözünürlükleri ve biyolojik olarak bozunmamaları canlılar için her geçen gün ciddi risk oluşturmaktadır. Endüstriyel atık sulardan ağır metallerin uzaklaştırılması üzerine yeni ileri teknolojik çalışmalar uzun bir süredir devam etmektedir. Son yıllarda iyon değiştirici reçineler kullanılarak adsorpsiyon teknikleri ile ağır ve değerli metallerin uzaklaştırılması üzerine çalışılmaktadır. Adsorpsiyon tekniğinin ekonomik olması, uygulanabilirliğinin basit ve kolay olması, adsorban olarak kullanılan reçinelerin birden fazla kullanılabilme özelliği, çevre dostu olması ve yüksek kalitede katma değerli ürünlerin elde edilmesi nedeniyle önem kazanmaktadır. Bu tez çalışmasında, endüstriyel atık suyundan iyon değiştirici reçine kullanılarak canlıların sağlığı ve hayatı için riskli olan demir metalinin geri kazanım performansı incelenmiştir. Katı adsorban olan reçineyle, kullanılan çözeltinin adsorpsiyon hız ve denge ilişkileri incelenmiş, deneysel veriler izotermler aracılığı ile araştırılmıştır. Bu çalışma için daha önce yapılmış literatür çalışmaları araştırılmış ve yorumlanmıştır. Çalışmanın ilk kısmında, adsorpsiyon teknolojileri, adsorpsiyon tarihçesi, adsorpsiyon türleri, adsorbanların sınıflandırılması ve atık su özellikleri detayları ile açıklanmıştır. Kirleticilerin uzaklaştırılmasında adsorpsiyon tekniklerinin önemi açıklanmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında adsorpsiyon izoterm modelleri, adsorpsiyon kinetiği, adsorpsiyon termodinamiği ve adsorpsiyona etki eden faktörler teorik olarak açıklanmıştır. Çalışmalarda kullanacak olduğumuz reçine (Lewatit Monoplus TP 209 XL) ile standard demir (Fe) çözeltisi kullanılarak deney için en uygun olan pH değeri tespiti gerçekleştirilmiştir. Ardından standard demir çözeltisi kullanılarak adsorpsiyon için en uygun sıcaklık, zaman ve adsorban miktarı incelenmiştir. Ardından orijinal atık su çözeltisi ile iyon değiştirici reçine kullanılarak atık suyundan demirin geri kazanımı incelenmiştir. Böylece, atık sularından demirin geri kazanımının hangi şartlarda maksimum seviyeye ulaşılacağı tespit edilmiştir. Langmuir ve Freundlich izotermleri kullanılarak hesaplamalar yapılmış, ayrıca, elde edilen verilere göre birinci ve ikinci dereceden kinetik denklemleri aracılığıyla kinetik çalışma da yapılmıştır. Standard Fe çözeltisi ile yapılan çalışmaların sonucuna göre elde edilen optimum şartlara göre KUYAŞ'tan (Kuyumcukent Gayrimenkul Yatırımları A.Ş) temin edilen gerçek atık su çözeltisi kullanılarak adsorbanın adsorpsiyon performansı belirlenmek üzere deney yapılmıştır. Son olarak reçine ile demir giderimi ile ilgili yapılan deneysel çalışmalardan ve sonuçlarından bahsedilmiştir.