İyon değiştirici reçinelerin kinetiğinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, çevreye olan zararlı etkilerinden dolayı krom ve kadmiyum metallerinin uzaklaştırılması amacı ile iyon değiştiricilerin kullanılabilirliği incelenmiş, seçilen katyon ve anyon değiştirici reçinelerle bu metallerin optimum metal uzaklaştırma koşullan araştırılmış ve iyon değiştirme kinetikleri modellemeye uygun olarak incelenmiştir. Seçilen reçineler Amberlite IRC 76 (zayıf katyonik), Amberlite IRC 718 (zayıf katyonik), Amberlite İR 120 (kuvvetli katyonik), Amberlite IRA 402 (kuvvetli anyonik), Amberlite IRA 410 (kuvvetli anyonik)' dur. Yapılan çalışmalar üç ana bölümden oluşmaktadır. Tabakhane atık sularından kromun iyon değiştiricilerle kolon sistemi ile uzaklaştırılması, krom ve kadmiyumun uzaklaştırılması için optimum koşulların belirlenmesi amacı ile kesikli (batch) çalışmalar, türlendirme ve Kressman- Kitchener karıştırıcı sistemi ile yapılan kinetik çalışmalar, bulunan sonuçların kinetik modellere uygunluğunun araştırılmasıdır. Her iki ağır metal içinde bu iyon değiştiricilerle optimum uzaklaştırma koşullarının belirlenmesi amacı ile metal tutulması üzerine konsantrasyonun, pH'ın, karıştırma zamanının ve reçine miktarının etkileri ayrı ayrı araştırılmıştır. Karboksilik reçinelerle krom uzaklaştınlmasındaki rejenerasyon problemi alkali ortamda rejenerant olarak H2O2 kullanarak çözülmüş tür. Seçilen iyon değiştiricilerin iyon değiştirme kinetiklerine konsantrasyon, reçine miktarı, tanecik büyüklüğü, karıştırma hızının etkileri de incelenmiştir. Kinetik çalışmalarda yüksek konsantrasyon, küçük tanecik büyüklüğü, yüksek karıştırma hızı gibi incelenen parametrelerde daha fazla metal alımı gözlenmiştir. Kinetik çalışmalarda reaksiyon kinetik hızı üzerine etkili olan mekanizmanın açıklanması için önemli bir parametre olan kesilme (interruption) testleri yapıldı, denge deneyleri ile de a (ayırma faktörü) her reçine için bulunmuştur. MINTEQA2 modelleme programı ile çalışılan pH ve konsantrasyonlarda türlendirme (speciation) yapıldı. pH ve konsantrasyonla, oluşan türlerin % konsantrasyonları arasında grafikler çizildi. Kesikli ve kinetik çalışmalarda seçilen konsantrasyonlarda ve pH: 5 de Cr(OH)2* türünün baskın olduğu görülmüştür.