Farklı bölgelerden alınan uçucu küllerin ağır metal iyonlarını adsorblama özelliklerinin farklı bağlayıcılar kullanılarak geliştirilmesi

Abstract

Su, yaşamanın ve doğanın vazgeçilmez bir parçasıdır. Suya olan ihtiyacımız, endüstrileşme ve hızlı nüfus artışıyla daha da artmaktadır. Yeryüzünün ¾'ü suyla kaplı olmasına rağmen, kullanılabilir veya içilebilir su belirli özellikte ve kalitede olmalıdır. Suda ve çevresinde ağır metallerin bulunması canlı hayatını önemli ölçüde tehdit eder. Ağır metallerin sulardan giderilmesi ekolojik sistemin korunması açısından önem taşımaktadır. Bu amaçla, adsorpsiyon atıksuların arıtımı için etkili bir yöntemdir. Adsorpsiyon sürecinin ekonomisi adsorban maliyetine bağlıdır. Gerek adsorbanın üretimi gerekse işletme maliyetinin yüksek oluşu alternatif adsorban arayışını gündeme getirmiştir. Bu çalışmada, aynı anda iki atığın değerlendirilmesi amacıyla başka bir endüstriyel atığın atık suda değerlendirilmesi fikriyle hareket edilmiş ve endüstriyel atıklar adsorplama özellikleri açısından inceleme altına alınmıştır. Bu çalışmanın amacı, atık sularda bulunabilecek ağır metal iyonlarının çinko (Zn) ve kadmiyum (Cd) adsorpsiyonu için düşük maliyetli adsorban malzemesi olarak Türkiye'nin farklı termik santrallerinden (Çatalağzı, Orhaneli, Seyitömer, Tunçbilek) alınan uçucu küllerin, daha önce yapılan çalışmalardan farklı olarak, bağlayıcı (diatomit ve/veya pirinç kabuğu) katkısıyla peletlendikten sonra, kullanım imkânının araştırılmasıdır. Termik santrallerden alınan uçucu küllerden en iyi sonucu veren Seyitömer uçucu külünün karakterizasyonu yapılmıştır. Bu bölgelerden alınmış olan uçucu küllerin karakterizasyon deneyleri tamamlandıktan sonra adsorban malzemenin, yani uçucu küllerin yüzey alanını ve gözenekliliğini, dolayısıyla adsorbansını arttırmak amacıyla, uçucu küller bağlayıcı (diatomit, melas ve/veya pirinç kabuğu) ilave edilerek peletlenmiştir. Daha sonra hazırlanan bu peletler, dayanımlarının arttırılması amacıyla pişirilmiştir. Son aşamada adsorbans kapasitesini artırmak amacıyla çeşitli katkı maddeleri (endüstriyel atıklar) ilave edilerek peletlenmiş uçucu küllerin adsorpsiyon kapasiteleri belirlenerek ve bugüne kadar kullanılmış diğer adsorban malzemelerle adsorpsiyon kapasiteleri karşılaştırılmıştır. Peletler adsorpsiyon deneylerinde kullanılarak deney boyunca belirli sürelerde atık sulardan alınan numunelerin elementel analizleri ICP-OES cihazında gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, pirinç kabuğu katkısıyla oluşturulan peletler olumlu sonuçlanmamış, pirinç kabukları yüksek sıcaklığa dayanamamış, erimişlerdir. Pelet pişirme sırasında uygulanan sıcaklık denemelerinde 950°C ve 1100°C sıcaklıkları pelet oluşumu açısından olumlu sonuçlanmamıştır. Yapılan sıcaklık denemeleri sonucunda optimum sıcaklık 1200°C bulunmuştur. Bundan sonraki çalışmalar peletlerin tutması açısından olumlu sonuçlanmıştır. Diatomit ve melas oranı değiştirilerek farklı bölgelerden alınan uçucu küllerin kullanımı ile atık sulardan Zn ve Cd metalinin adsorplanabildiği gözlemlenmiştir. En optimum sonucu Seyitömer uçucu külü vermiştir. Yapılan 1. çalışmada Seyitömer numunelerinden 10 gr kadar alınıp, 0, 0,1 0,5 ve 1 g diatomit ve 0,25, 0,50, 0,75 ml oranlarında melastan oluşan karışımdan üretilen peletlerin, Zn adsorpsiyon oranının oldukça düşük (maksimum %28) olduğu görülmüştür. 2. çalışmada ise Seyitömer termik santrali uçucu külünden 10 g alınarak, 0, 0,1 0,5 ve 1 g diatomit ve farklı oranlarda (0,25, 0,50 ve 0,75 ml) melas kullanılarak üretilen peletlerin Cd metalini adsorpladığı oran %52 olduğu görülmüş ve ICP analiz sonuçlarına göre adsorplama işleminin, 1. çalışmaya göre daha başarılı olduğu gözlenmiştir.