Farklı bölgelerden alınan uçucu küllerin ağır metal iyonlarının adsorbansında kullanımının geliştirilmesi

Abstract

Uçucu kül termik santrallerde açığa çıkan önemli bir atık olup, kullanılan kömürün yanması nedeniyle baca tarafından çekilen gazlarla birlikte yukarıya sürüklenen çok ince parçacıklar olarak tanımlanmaktadır. Dünya'da ortaya çıkan uçucu kül miktarı yılda 600 milyon ton civarındadır. Dünya'da üretilen toplam uçucu külün % 25'den daha azı değerlendirilmektedir. Ülkemizde son yıllarda artan enerji ihtiyacı termik santrallerin yaygınlaşmasını kaçınılmaz hale getirmiştir. Türkiye'de faaliyet gösteren termik santrallerde yaklaşık olarak yılda 13 milyon ton uçucu kül elde edilmektedir. Bu miktarın önümüzdeki yıllarda enerji tüketimine bağlı olarak daha da artacağı düşünülmektedir. Ülkemizde 2020 yılına kadar yılda 50 milyon ton atık külün ortaya çıkması beklenmektedir. Termik santrallerden açığa çıkan atıkların, önemli çevre sorunları yarattığı bilinmektedir. Bu atıkların inşaat sektöründe, özellikle beton ve çimento üretiminde değerlendirilmesi çevresel, teknik ve ekonomik yönden büyük faydalar sağlamaktadır. Ancak ortaya çıkacak uçucu kül hacmi çok büyük olduğundan, ilave kullanım alanlarının uygulamaya geçirilmesi son derece önemlidir. Bu çalışmanın amacı, atık sularda bulunabilecek ağır metal iyonlarının adsorpsiyonu için düşük maliyetli adsorban malzemesi olarak Türkiye'nin farklı bölgelerinden alınan uçucu küllerin, bağlayıcı (bentonit, üleksit ve melas çözeltisi) katkısıyla peletlendikten sonra, atık sulardan ağır metallerin adsorplanmasında kullanılabilirliğinin incelenmesidir. Öncelikle, farklı bölgelerden alınmış olan uçucu küllerin (Orhaneli, Çatalağzı) karakterizasyon çalışmaları için, X-Işını Difraktometresi (XRD), X-Işınları Fluoresans Spektrometresi (XRF), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometresi (FT-IR), morfolojik açıdan hammadelerin incelenmesi için, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), ve yüzey alanı analizi için Brauner-Emmett-Teller (BET) analizleri, elek analizi, serbest CaO (%) tayini, nem tayini (%) ve kızdırma kaybı tayini (%) uygulanmıştır. Daha sonra, uçucu küller farklı oranlarda bağlayıcılar olarak bentonit (% 0-10, uçucu kül miktarı üzerinden, ağ/ağ), üleksit (% 0-10, uçucu kül miktarı üzerinden, ağ/ağ) ve melas çözeltisi (0-0.75 ml, Melas : Saf su = 1 : 1) ilave edilerek peletlenmiştir. Daha sonra bu peletler çinko (Zn) ve kurşun (Pb) ağır metallerinin adsorpsiyon deneylerinde kullanılmış ve deney boyunca 30-150 dakika aralığında atık sulardan alınan numunelerin elementel analizleri gerçekleştirilmiştir. Uçucu kül türü, bentonit miktarı, üleksit miktarı, melas miktarı, süre, pelet tipi (küresel, silindirik), ağır metal türü, pH ve konsantrasyon gibi deney parametrelerinin adsorpsiyon verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Küresel peletlerin çinko ve kurşunu adsorplamada yetersiz kaldıkları görülmüştür. Silindirik peletler kullanıldığı durumda, Zn adsorpsiyon verimi için optimum nokta, Orhaneli uçucu külünden yapılan peletler için, Orhaneli uçucu külü (10 gr), bentonit (% 0, uçucu kül miktarı üzerinden, ağ/ağ) ve melas (0.25 ml), Çatalağzı uçucu külünden yapılan peletler için, Çatalağzı uçucu külü (10 gr), bentonit (% 1, uçucu kül miktarı üzerinden, ağ/ağ) , melas (0.50 ml) dır. Pb adsorpsiyon verimi için optimum nokta, Orhaneli uçucu külünden yapılan peletler için, Orhaneli uçucu külü (10 gr), bentonit (% 1, uçucu kül miktarı üzerinden, ağ/ağ) ve melas (0.50 ml), Çatalağzı uçucu külünden yapılan peletler için, Çatalağzı uçucu külü (10 gr), bentonit (% 1, uçucu kül miktarı üzerinden, ağ/ağ), melas (0.25 ml) dır. Sonuç olarak, termik santral atığı olan uçucu küllerin, şeker sanayi atığı olan melas ve diğer bağlayıcılarla farklı yöntemlerle peletlenerek, ağır metallerin atık sudan adsorpsiyonunda adsorban malzeme olarak kullanılabileceği ve atıkların bu sayede değerlendirilebileceği görülmüştür.