Düşük konsantrasyonlu değerli ağır metallerin sulu ortamlardan elektrokimyasal bir metot ile geri kazanılması

Abstract

Metallerin endüstriyel atık sulardan verimli şekilde geri kazanılması veya giderilmesi endüstriyel ve mali açıdan önem teşkil etmektedir. Bu yüzden metal geri kazanımının ve arıtımının birleştirildiği teknolojilerin önemleri artmaktadır. Elektrokimyasal depolama (ED), konsantrasyonu düşük çözeltilerden, ağır metallerin ekonomik olarak geri kazanılması ve arıtılması için kullanılan elektrokimyasal bir tekniktir. Metallerin elektrokimyasal depolanması, gözenekli, iletken, yüksek yüzey alanına sahip katotlar ile yapılmaktadır. Genel olarak, bu katotlar iletken karbon keçe gibi, poroz iletken veya yan iletken materyallerden yapılmaktadır. Bu çalışmada, poliüretan köpüğün kimyasal oksidasyon polimerizasyon metodu ile iletkenleştirilmesiyle yeni, gözenekli, iletken katot elde edilmiştir. Daha ucuz olan bu iletken polimer katot, iletken karbon keçe ile karşılaştırılmıştır. 5, 10, 20, 50 mg/1 Cu +2 konsantrasyonlarındaki çözeltiler, karbon keçe ve iletken polimerin katot olarak, platin elektrotun ise anot olarak kullanıldığı sürekli akışlı bir elektrolitik hücre içerisinde çalışılmıştır. Başlangıçta, elektrolit iletkenliği (16mS/cm-35mS/cm), pH (1-4), akış hızı (12-30 ml/min), hücre akımı (60-250 A/m ), gibi tüm parametreler karbon keçe katot ile çalışılmış ve her konsantrasyon için optimum elektrokimyasal depolama verimlerinin şartlan bulunmuştur. Daha sonra 0.2 M Na2SÛ4 içeren tüm konsantrasyonlar, pH 2 de, 500 A/m akımda 25 ml/dak akış hızında iletken polimer katot ile çalışılmış ve max. verimler hesaplanmıştır. 5 mg/1 Cu+2 konsantrasyonu, 0,2 mg/1 ye, 10 mg/1 Cu+2 konsantrasyonu, 0,29 mg/1 ye, 20 mg/1 Cu+2 konsantrasyonu 0,33 mg/1 ye, ve 50 mg/1 Cu+2 konsantrasyonu 7,6 mg/1 ye 150 dakikada indirilmiştir. Bu çalışmada, ED deneyleri sırasında, iletken polimer katot ile %90 gibi bir verim elde edilmiştir. Bu sonuçlar, iletken polimer katodun, iletken karbon keçe yerine alternatif, gözenekli katot olarak kullanılabileceğini göstermiştir.Efficient recovery and removal of metal ions from industrial waste is both industrial and financially important. Technologies, which combine metal removal with metal recovery, thus of increasing importance. Electrodeposition is an electrochemical technique, which has been used for removal or recovery of metals from dilute solutions economically. Electrodeposition of metals was achieved with porous, high surface area and conductive cathode. Generally, this cathode is made of conductive or semi-conductive, porous organic materials such as carbon felt. In this thesis study, a new porous, conductive organic cathode was improved which was obtained from polyurethane foam was rendered conductive with chemical oxidative polymerization method. This less expensive conductive polymer cathode was compared with carbon felt. 5, 10, 20, 50 mg/1 Cu+2 solutions were operated in a continuous flow electrolytic cell where both cathode, carbon felt and conductive polymer composite cathode and platinum electrode was used as anode. Firstly, all parameters such as electrolyte conductivity (16mS/cm-35mS/cm), pH (1-4), flow rate (12-30 ml/min), cell current (60-250 A/m2) were with carbon felt cathode and optimum electrodeposition efficiency conditions were found for each concentration. Then each concentration which had 0.2 M NaaSQ* at pH 2, 500 A/m2 and 25 ml/min flow rate was performed with conductive polymer cathode and max. efficiencies were determined. 5 mg/1 Cu+2 concentration was reduced to 0,2 mg/1, 10 mg/1 Cu+2 concentration was reduced to 0,29 mg/1, 20 mg/1 Cu+2 concentration was reduced to 0,33 mg/1 Cu+2 and 50 mg/1 Cu+2 concentration was reduced to 7,6 mg/1 in 150 minutes. In this study %90 removal efficiency was obtained with conductive polymer cathode during electrodeposition experiments. This results showed that, conductive porous polymer cathode can be used for electrodeposition applications like an alternative porous cathode instead of carbon felt.