Ağır Metallerin Fosfonik Asit Bazlı Bileşiklerle Gideriminin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışma kapsamında, atıksularda ağır metal arıtımı için, fosfonik asit bazlı bileşiklerin kullanım potansiyellerinin araştırılması hedeflenmiş, ağır metal giderim mekanizmaları ve oluşan katı fazın (metal-fosfonik asit katısı) özellikleri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar ile, Cu2+, Ni2+, Cd2+ içerikli, sentetik olarak hazırlanmış numuneler kullanılarak ağır metallerinin, fosfonik asit türevleri olan, hidroksietilen difosfonik asit (HEDP) ve etilen diamin tetrametilen fosfonik asit (EDTMP) ile çöktürme yoluyla arıtılabilirliği incelenmiş, koşullara bağlı olarak yüksek düzeylerde ağır metal giderildiği gösterilmiştir. pH, giriş metal/fosfonik asit molar oranı, çöktürme süresi, kompeks yapıcı maddelerin varlığı ve başlangıç metal konsantrasyonunun çöktürme sistemine etkileri araştırılmış, bu çerçevede en uygun arıtma koşulları belirlenmiştir. Fosfonik asit türevi olarak EDTMP kullanılması durumunda ağır metal giderimi gerçekleşmez iken, HEDP kullanımı ile 0.2 mg/l Cd2+ konsantrasyonun altına inilebildiği gösterilmiştir. Cu-HEDP sistemiyle ise %85’lik bakır giderim verimine ulaşılmıştır. Ayrıca çöktürülen katı fazın yapısının belirlenmesi, giderim mekanizmasının saptanması ve değişken koşullardaki kararlılığının incelenmesi için katı faz deneyleri yürütülmüştür. 1:1 giriş Cd/HEDP molar oranında, 3 farklı kristal yapı oluşumu gözlenirken diğer molar oranlarda amorf yapılar gözlenmiştir. Oluşturulan katı fazın değişken ortam koşullarında stabil olmadığı görülmüş, bu sebeple katı faz içeriğindeki ağır metalin ve fosfonik asitin geri kazanımı konusundaki çalışmalara ağırlık verilmesi gerektiği vurgulanmıştır.

The aim of this study was to investigate the potential use of phophonic acid based compounds for the removal of heavy metals from wastewaters. Moreover, heavy metal removal mechanisms and the properties of the formed solid phase were investigated. Experimental studies were conducted on synthetic wastewater samples containing Cu2+, Ni2+, Cd2+. The treatability of heavy metals by precipitating with different phosphonic acid derivatives, namely, hydroxyethane diphosphonic acid (HEDP) and ethylene diamin tetramethylen phosphonic acids (EDTMP) was investigated, and it has been observed that depending on conditions applied high amounts of heavy metals were removed. The effect of pH, influent metal/phosphonic acid molar ratio, precipitation duration, presence of complexing agents and initial metal concentration on the precipitation system was investigated and best treatment conditions were determined. It has been observed that the use of EDTMP as a phosphonic acid derivative resulted in no removal of heavy metals, whereas the use of HEDP resulted in effluent concentration of less than 0.2 mg/l Cd2+. Moreover, 85% copper removal was achieved by Cu-HEDP system. Additionally, solid phase experiments were conducted to determine the structure of the precipitated solid phase and to investigate the stability under different conditions. With 1:1 Cd/HEDP influent molar ratio, 3 different crystal structures were observed, whereas with other molar ratios amorphous structures were observed. It has been observed that the formed solid phase was not stable under different environmental conditions. Therefore it was emphasized that more studies should be conducted on the regain of the metal and the phosphonic acid in the solid phase.