Düşük maliyetli adsorbentler ile nikel iyonu giderimi

Abstract

Bu çalışma; ülkemizin önemli tarım ürünleri olan ve oluşturdukları yan ürünleri verimli bir şekilde değerlendirilemeyen kayısı çekirdeği ve fındık kabuklarından dehidrasyon-karbonizasyon yöntemiyle üretilmiş olan granül aktif karbonlar ( KGAC, FGAC) ve aktif karbon ( TGAC) kullanılarak sulu çözeltilerden nikel iyonlarının adsorpsiyonu incelenmiştir. KGAC, FGAC ve TGAC için adsorpsiyon temas süresi arttıkça adsorplanan nikel miktarının arttığı görülmüştür. FGAC, KGAC ve TGAC nin adsorpsiyon kapasiteleri ise sırasıyla; 3.872 mgNi+2/g, 4.485 mgNi+2/g ve 1.72 mgNi+2/g olarak tesbit edilmiştir. Üretilmiş olan KGAC nin HKÇ' den yaklaşık 3,5 kat, FGAC nin HFK' dan 1.60 kat kullanılan TGAC nin ise yaklaşık ham adsorbentler kadar nikel adsorpladığı; FGAC nin TGAC den yaklaşık 1.50 kat, KGAC nin TGAC den yaklaşık 2.60 kat daha fazla nikel adsorladığı bulunmuştur Nikel adsorpsiyonunda kullanılan tüm adsorbentler için; zamana bağlı olarak adsorplanan nikel miktarının arttığı; FGAC ve TGAC nin Lagergren (r2>0.95), KGAC nin ise yalancı-ikinci mertebeden kinetik modele(r2>0.98) uyduğu belirlenmiştir. Her bir aktif karbonun; başlangıç nikel konsantrasyonu arttıkça adsorplanan nikel miktarının arttığı buna karşın giderme veriminin azaldığı; FGAC ve KGAC nin yalancı-ikinci mertebeden (r2>0.99), TGACnin ise Lagergren kinetik modele ((r2>0.96) uyduğu tespit edilmiştir. Nikel adsorpsiyon adsorbent boyutunun artması ile azalmakta; FGAC ve KGAC'nin yalancı ikinci mertebeden kinetik modele uyduğu görülmüştür (r2>0.99). 20-50°C sıcaklık aralığında, sıcaklık artışına bağlı olarak nikel adsorpsiyonunun arttığı; FGAC ve KGAC'nin Langmuir, TGAC için ise Freundlich izotermine uyduğu tespit edilmiştir. FGAC, KGAC ve TGAC için AH0 değerleri sırasıyla 16.70, 13.750 ve 42.08 J/mol, AS0 değerleri ise sırasıyla 37.82, 31,042 ve 118,9531 J/K.mol olduğu bulunmuştur. Bu termodinamik verilerden FGAC; KGAC ve TGAC üzerine nikel adsorpsiyonunun ekzotermik olduğu belirlenmiştir.Nikel iyonu adsorpsiyonunun 50-200 rpm çalkalama 'hızı aralığında, çalkalama hızının artışına bağlı olarak arttığı; denge deney sonuçlarının FGAC için Langmuir, KGAC ve TGAC için Freundlich izotermine uyduğu görülmüştür. Hesaplanan izoterm sabitleri ile çalkalama hızı arasındaki ilişkiler, Ku-gac = 1 0747.77 exp(-co/l 2.493) (r2 =0.996) Kf.kgac = -0.6533 + 0.01686 (co) (r2 = 0.970) Kf.tgac = -0.2285 + 0.0038 (co) (r2 = 0.926) şeklinde tanımlanmıştır. Adsorpsiyonda kullanılan tüm aktif karbonların pH:3-8 aralığında, pH artışına bağlı olarak adsorpladığı nikel miltarının arttığı görülmüştür. Aktif karbon üretimi sonucu karbon yüzeylerinde; COH, CO", CxONa+, CxONa2+2 ve CxS03Na gibi fonksyonel grupların oluşumu, sulu çözeltide pH: 3-8 arasında bulunan nikel türleri (Ni2+ve Ni(OH)+) ve kinetik modellere uygunluğu gözönüne alınarak adsorpsiyon mekanizmasının aşağıdaki şekilde olabileceği ifade edilmiştir: 2COH \ + Ni2+ o (COg - Ni2+ + 4H+ 2(COH)+NiOH+ «(COg -NİOH+ +2H+ 2CxONa++Ni+2 o(CxO)2Ni+2+2Na+ CxONa£2 +Ni+2 <=> CxONi+2 +2Na+ Denge deney verilerine gore; FGAC ve KGAC 'nin Langmuir; TGAC 'nin ise Temkin izotermine uyduğu görülmüştür. Oldukça yüksek r2>0.94 değerleri elde edilmiştir 0.9-1.8 mm partikül boyutu aralığında nikel adsorpsiyonu incelendiğinde partikül boyutu arttıkça adsorplama kapasitesi azalmaktadır. Denge deney sonuçlarının FGAC ve KGAC için Langmuir izotermine uyduğu görülmüştür.

If | 4 J I fa I In this study; using granül activated carbons ( KGAC and FGAC ) be producting by dehidratation and carbonization from being important of agricultural waste in our country and forming by product isn't utilized apricot stone and hazelnut shell and commercial activated carbon ( TGAC ) is examinated nickel adsorption from aqueous solution. While adsorption reaction time increase, adsorbed nickel quantities increase for KGAC, FGAC and TGAC. Adsorption capasity of FGAC, KGAC and TGAC are 3.872 mgNi2+/g, 4.485 mgNi27g and 1.72 mgNi27g respectively. Producting KGAC adsorbed nickel per 3.5 more than HKÇ, FGAC adsorbed nickel per 1.6 more than HFK, using TGAC adsorbed as much as raw adsorbents, FGAC adsorbed nickel ion per 1.5 than TGAC and KGAC adsorbed nickel ion per 2.6 more than TGAC. With reaction time increase, adsorbed nickel quantities increase for all adsorbent. FGAC and TGAC match Lagergren (r2>0 98 ), KGAC adapt 2nd kinetich model ( r2>0.98 ). While nickel ion consantration at the first increase, adsorbed nickel ion quantities increase but, removal decrease for all adsorbents. FGAC and KGAC match 2nd kinetich model ( r2> 0.99 ), TGAC adapt Lagergren kinetich model ( r*> 0.96 ). When adsorbent size increase, adsorbed nickel ion decrease. Temperature betwen 20-50°C, so long as temperature increase, nickel adsorption increase; FGAC and KGAC adapt Langmuir, TGAC match Freundlich adsorption isoterm. For FGAC, KGAC and TGAC, AH°= 12.70, 8.8634, 38.9836 J/ mol respectively. AS° = 40.82, 32.142, 118.9531 respectively. Adsorption reaction is endotermic for FGAC, KGAC and TGAC. Nickel adsorption increase with increasing shake speed betwen 50-200 rpm. FGAC adapt Langmuir, KGAC and TGAC match Freundlich isoterm. For all using activated carbons, nickel adsorption increase with increasing pH betwen 3-8. There are function groups such as COH, CO", CxONa+, and CxS03Na on/*. VI 1 adsorbents surface. FGAC and KGAC adapt Langmuir, TGAC'jnatch Temkin isoterm. For FGAC and KGAC, adsorbent size betwen 0.9-1.8 mm. increase but, adsorbed nickel quantities decrease. FGAC and KGAC match Langmuir isoterm