Grup Kil Proje Raporu (PDF)

Krom içeren atık suların halen kullanılan arıtım yöntemleri‣Krom, sulu sistemlerde Cr +3 ve Cr +6 iyonik şekillerinde oluşur. Endüstriyel atıklarda krom,kromat (CrO 4 2- ) ve dikromat (Cr 2 O 7 2- ) olarak, çoğunlukla altı değerlikli halde bulunur. Cr +6içeren atık suların bilinen arıtım yöntemleri kimyasal indirgenme, iyon değişimi,elektrokimyasal indirgeme, buharlaştırarak geri kazanma olmak üzere dört kısma ayrılır.Bunların dışında aktif karbon üzerine adsorpsiyon, ters osmoz vb. gibi daha spesifik arıtımprosesleri de vardır. Doğrudan Cr +3 kullanan endüstrilerden gelen ve/veya Cr +6 ’nın kimyasalindirgenmesi basamağının sonucu olarak oluşan Cr +3 ’ün klasik arıtım yöntemleri ise çöktürmeve iyon değişimi olmak üzere iki ana başlık altında toplanır.Kurşun içeren atık suların halen kullanılan arıtım yöntemleri‣Pb +2iyonlarını giderilmesinde çöktürme, koagülasyon ve iyon değişimi gibi yöntemlerkullanılır. İyon değiştirme yöntemi hem organik hem de inorganik orjinli kurşun içinuygulanılabilir.Bakır içeren atık suların halen kullanılan arıtım yöntemleri‣Bakır, kirli suda Cu +2 iyonları, hidroliz ürünleri CuCO 3 veya organik kompleksleri şeklindebulunur. Cu +2 iyon kirliliğinin giderilmesinde kullanılan yöntemler; indirgeyerek çöktürme,iyon değiştirme, buharlaştırarak geri kazanma, elektroliz gibi yöntemlerdir.[1]Sunulan çalışmanın konusu olan kil mineralleri, yüksek iyon değiştirme, soğurma(absorpsiyon) ve kataliz özelliklerinin yanı sıra doğal ve düşük maliyetli olması nedeniyleatıksu arıtımında kullanılan doğal malzemelerdendir[2].Literatürde farklı bölgelerden çıkartılan kil grubunun minerallerinin zehirli(toksik)kirleticilerin, pestisit(zirai mücadele ilaçları) ve herbisitlerin(zararlı otları öldürücü madde),boyaların ve bazı metal iyonlarının gideriminde etkin biçimde kullanılabileceğine dairçalışmalar bulunmaktadır. Sunulan çalışmada piyasada yaygın olarak kullanılan kimyasallarlaalternatif olarak kil grubu minerallerden kaolinitin koagülant veya flokülant olarakkullanılabilirliği araştırılmıştır. Kaolinitin koagülant veya flokülant olarak kullanılması ilekimyasal arıtma işlemlerinin en büyük dezavantajı olarak öne sürülen işletme maliyetininazaltılması hedeflenmiştir. Ayrıca Devlet Planlama Teşkilatı ve Maden Tetkik ve Aramakurumlarının araştırmalarına göre küçümsenmeyecek miktarda (100 milyon tonun üzeri)kaolin rezervine sahip ülkemiz için kolay bulunabilir, ucuz ve doğal bir malzemenin (kaolinit)değerlendirilmesiyle kimyasal arıtma işleminin maliyet etkin hale gelmesi, gerek ön arıtma,gerek son arıtma, gerekse de ana arıtma kademesi olarak uygulanabilirliğinin arttırılmasıamaçlanmıştır [2].6

MATERYAL VE YÖNTEMBu çalışmada diğer yöntemler dışında ham ve kalsine edilmiş kil minerallerinin atıksudaki organik madde ve iyonların adsorpsiyonla gideriminde kullanılabilirliği incelenmiştir.Bu çalışmada kullanılan kil bentonit kili olup 2.1 kristal yapısına sahiptir. alüminyumoksitsilisyumoksit tabakalarından oluşmaktadır [3]. Örnek Çanakkale ilinden hazır ticari ürünolarak temin edilmiştir.Öncelikle birer gramlık iki ayrı ham kil örneği alınarak 50 mL atık suda belli sürelerledibi düz yuvarlak 100mL lik balonlarda çalkalandı.1 saat ve 24 saat sonunda bu karışımlarsüzülerek süzüntüler analiz edildi; killer ise etüvde kurutularak total karbon miktarı tayiniyapıldı.Daha sonra ham kilden bir miktar alınarak 900 o C de kalsine edilmiştir. Kalsine edilenkilden de birer gram iki örnek alınarak 50 mL atık suda belli sürelerle oda sıcaklığındakarıştırıldı. Yine 1 saat ve 24 saat sonunda bu karışımlar süzülerek süzüntüler analiz edildi.Süzüntülerde bazı iyonik türlerin konsantrasyonu ve yüzde olarak karbon ve kükürt oranlarıbelirlendi.SONUÇLAR VE TARTIŞMAAtık su örneğinin içerdiği bazı iyonik türlerin konsantrasyonuTablo 1. atık su analiz sonuçlarıİyon türüC(mg/L)B 4.85273Zn 0.522168K 197.316Cu 1.30015Ca 255.115Al 1.575409Fe 0.464634Mn 0.025538Mg 628.574Ni 0.538586Cr 0.318031Co 0.546409Cd 0.178787Ba 0.943160Li 3.46698Pb 3.135667

Tablo 4. Kalsine kil kullanılarak, 1 saatlik adsorpsiyon süresi sonunda çözeltideki iyoniktürlerin konsantrasyonlarıİyon türüC(mg/L)B 3.49647Zn 0.414295K 185.173Cu 0.056309Ca 272.346Al 0.131197Fe 0.093894Mn 0.002934Mg 605.326Ni 0.689340Cr 0.206799Co 0.376904Cd 0.192960Ba 0.095813Li 3.52066Pb 0.554720Tablo 5. Kalsine kil kullanılarak, 24 saatlik adsorpsiyon süresi sonunda çözeltidekiiyonik türlerin konsantrasyonlarıİyon türüC(mg/L)B 2.57190Zn 0.015953K 189.323Cu 1.26707Ca 333.403Al 0.110439Fe 0.120268Mn 0.068150Mg 586.482Ni 0.589737Cr 0.269398Co 0.357773Cd 0.118568Ba 0.105935Li 3.44111Pb 2.144089

Tablo 6. Farklı işlemlerden sonra çözeltideki karbon ve kükürt içeriklerinin değişimiAdsorbent %C %SHam kil 0,0012 1,4861 saatlik ham kil 0,058 1,8324 saatlik ham kil 0,048 1,583Kalsine kil 0,0074 0,0941 Saatlik kalsine kil 0,033 0,42924 saatlik kalsine kil 0,074 0,59Tablo 6 dan total karbon gideriminin hem ham kil hem de kalsine edilmiş kil kullanılarakyapılan adsorpsiyon sonucunda belirgin şekilde sağlandığı görülmektedir. Özellikle kalsinekille sağlanan yüksek giderim, tutunmanın organik türlerin kil gözeneklerinde sorpsiyonuylagerçekleştiğini işaret etmektedir. Benzer şekilde total kükürt gideriminin de kalsinasyonabağlı olarak kil yapısında meydana gelen porozite artışına duyarlı olduğunu göstermektedir.Tablo 7. Farklı işlemlerden sonra çözeltilerin pH larının değişimipHAtık Su 8,231saatlik ham kil 7,4824 saatlik ham kil 7,871 saatlik kalsine kil 9,224 saatlik kalsine kil 8,93Şekil 1. Farklı işlemler sonucunda çözeltideki iyonik B’un giderimiŞekil 1 den görüldüğü gibi en yüksek giderim 24 saat süre ile kalsine edilmişkil örneğinin kullanıldığı adsorpsiyon deneylerinden elde edilmiştir.10

Şekil 2. Farklı işlemler sonucunda çözeltideki Zn +2 iyonunun giderimiŞekil 2 den görüldüğü gibi en yüksek giderim 24 saat süre ile kalsine edilmiş kilörneğinin kullanıldığı adsorpsiyon deneylerinden elde edilmiştir. Diğer yandan bir saatlik süreile ham kil örneği ile yapılan adsorpsiyon sonucunda da çözeltiden yaklaşık %65 lik Zngideriminin sağlandığı yine bu şekilden görülebilir. Buna göre Zn +2 iyonunun kilin bazalboşluklarındaki değişebilir iyonlarla yer değiştirdiği söylenebilir.K25%adsorpsiyon20151051 s ham kil24 s ham kil1 s kalsine kil24 s kalsine kil0BileşenlerŞekil 3. Farklı işlemler sonucunda çözeltideki K + iyonunun giderimiŞekil 3 den monovalent bir katyon olan K’un en fazla bir saat süre ile yapılanadsorpsiyonla giderildiği ancak giderim oranının son derece düşük olduğu görülmektedir.11

Şekil 4. Farklı işlemler sonucunda çözeltideki Cu +2 iyonunun giderimiBu şekilden hem ham hemde kalsine kil ile çözeltideki bakırın hemen hementamamının uzaklaştırılabildiği görülebilir. Bu durum Zn +2 iyonunkine benzer mekanizma ileaçıklanabilir.Şekil 5. Farklı işlemler sonucunda çözeltideki Al +3 iyonunun giderimiŞekil 5’ten multivalent bir katyon olan Al +3 ün tüm örneklerle çok yüksek oranlardagiderilebildiği görülmektedir. Yüksek değerlikli Al +3 ün kilin bazal boşluklarında iyondeğişimi yanında elektrostatik etkileşimlerle adsorplandığı düşünülmektedir.12

Şekil 6: Farklı işlemler sonucunda çözeltideki Fe +3 iyonunun giderimiŞekil 6’dan multivalent bir katyon olan Fe +3 ün tüm örneklerle çok yüksek oranlardagiderilebildiği görülmektedir. Yüksek değerlikli Fe +3 ün davranışı Al +3 ün davranışınabenzemektedir.Şekil 7: Farklı işlemler sonucunda çözeltideki Cr +6 iyonunun giderimiŞekil 7’de multivalent bir katyon olan Cr +6 nın 1 saatlik sürede ham kille yapılan adsorpsiyonsonucunda en yüksek oranda olduğu görülmektedir.13

Şekil 8: Farklı işlemler sonucunda çözeltideki Co iyonunun giderimiŞekil 8’de multivalent bir katyon olan Co ın çoğu örnekle yüksek oranlarda giderilebildiğigörülmektedir. Yüksek değerlikli Co ın davranışı Al +3 ün davranışına benzemektedir.Şekil 9: Farklı işlemler sonucunda çözeltideki Ba +2 iyonunun giderimiBu şekilden Ba +2 nin özellikle kalsine örneklerle yapılan adsorpsiyonla çok yüksek oranlardagiderilebildiği görülmektedir.14

Şekil 10: Farklı işlemler sonucunda çözeltideki Pb +2 iyonunun giderimiŞekil 10’dan Pb +2 nin 1 saat süreyle kalsine edilmiş örnekle adsorpsiyon sonucunda %85oranında giderilebildiği görülmektedir. Bu durum son derece toksik bir madde olan Pb uniçindeki bazal boşluklara kolayca difüzyonuyla açıklanabilir.Sonuç olarak kullanılan kil örneğinin atık sudaki çoğu iyonik türün ve organikbileşenlerin giderimi açısından uygun bir materyal olduğu ve kalsinasyon işleminin giderimoranlarını pozitif yönde değiştirdiği söylenebilir.Malzeme listesi6 adet balon joje, 6 adet 100 mL lik balon joje, mezür, huni, süzgeç kağıdı, 6 adetküçük cam şişe, saat camı, porselen kroze, pipet kullanılmıştır.KAYNAKLAR[1] Kutsal T. Atık Sulardaki Ağır Metal İyonlarının Giderilmesinde Aljinat ve Aljinat-Mikroorgizma Sistemlerinin Dolgulu Kolon Reaktörlerde Kullanılması. TÜBİTAK,KTÇAG-63 no’lu Proje Raporu.Nisan 1995[2] Hasçakır B., Dölgen D. Kil Minerallerinin Atık Su Arıtımında Kullanılabilirliği : Kaolinitile Organik Madde Giderimi, Ekoloji, 17, 66 , 47-54.2008[3] Köseoğlu A.Metilen Mavisinin Killer Üzerindeki Adsorpsiyonun Polarografik Olarakİncelenmesi.Yüksek Mühendislik Diploma Çalışması.1983.15

[4] Karapınar Kapdan İ. , Kargı F. Atık Sulardan Tekstil Boyar Maddelerinin AdsorpsiyonluBiyolojik Arıtım İle Giderimi.TÜBİTAK Turk J. Engin Environ. Sci..24, 161-169 , 2000[5] Hamurcu M., Özaytekin Hüseyin H., Mikailsoy Fariz D., Gezgin S., Bazı Kil TiplerininBor Adsorpsiyon Kapasitelerinin Belirlenmesi, S. Ü. Ziraat Fakültesi Dergisi 17 (31): (2003)41-47.[6] Gürses A., Karaca S., Açıkyıldız M., Korucu M. Ejder. Adsorption of Cationic Dye fromAqueous Solutions by Activated Carbon, Microporous and Mesoporous Materials 115 (2008)376-382.KATKIDA BULUNANLARProf . Dr. Mehmet AY, Prof. Dr. Ahmet GÜRSES, Prof. Dr. Metin GÜRÜ, Ferah CÖMERTÖZGEÇMİŞLER:Dilara ILINDIR : 02.01.1989 yılında Zonguldak’ta doğmuş. İlk orta ve liseöğrenimini Zonguldak’ta tamamlamıştır. 2008 yılında Ankara üniversitesini kazanarak halendevam eden üniversite hayatına başlamıştır. Ankara’ya gelmesiyle birlikte TRT Ankararadyosu gençlik korosuna başlamıştır.Ela CESUR : 10.04.1989 yılında İstanbul’da doğmuştur. İlk orta ve lise öğreniminiİstanbul’da tamamlamıştır. 2008 yılında Sakarya Üniversitesini kazanarak halen eğitiminedevam etmektedir.Özlem SAĞLAM : 18.01.1990 yılında İzmir’de doğmuştur. İlköğretim ve liseöğrenimini İzmir’de tamamlamıştır. Çanakkale Onsekiz Mart Kimya Bölümü 3. Sınıföğrencisidir.16