Doğal klinoptilolit ile sulu çözeltilerden kurşun iyonu giderimi

Abstract

Doğal zeolitlerle iyon değiştirme yöntemiyle ağır metal giderimi diğer proseslere oranla daha az maliyetli olmasından dolayı son yıllarda tercih edilmeye başlanmıştır. Doğal zeolitler çoğu ağır metaller için yüksek seçiciliğe sahiptirler. Bu çalışmada, Bigadiç yöresinde bulunan doğal zeolit türü klinoptilolit kullanılarak sulu çözeltilerden kurşun iyonu giderimi araştırılmıştır. Klinoptilolit 2 M NaCl çözeltisi ile şartlandırılarak iyon değiştirme kapasitesinin artması sağlanmıştır. Na formuna dönüştürülen klinoptilolitin sulu çözeltilerdeki kurşun iyonları ile olan iyon değiştirme özelliği incelenmiştir. Sulu çözelti ortamındaki kurşun iyonlarının başlangıç kurşun konsantrasyonu (C0), çalkalama hızı (w) ve zeolit partikül boyutu (dR) gibi farklı ortamlarda zamana karşı giderimi araştırılmış ve Lagergren, Elovich, birinci ve yalancı ikinci derece kinetik model eşitliklerine göre analiz yapılmıştır. Ayrıca kesikli sistemde sıcaklık (T), çalkalama hızı (co), pH ve zeolit partikül boyutu (Ûr) gibi etkenler incelenmiş olup, elde edilen sonuçların iyon değişim denge izotermlerine (Langmuir, Freundlich ve Temkin) uygunluğu araştırılmıştır. Karıştırma hızının iyon değişimi ile kurşun gideriminde önemli bir parametre olduğu görülmüştür. Karıştırma hızının artışına bağlı olarak giderilen kurşun iyonu miktarının arttığı saptanmıştır. Birim zeolit başına adsorplanan kurşun miktarının başlangıç pH değerinin değişimine bağlı olarak farklılık gösterdiği görülmüş ve pH 4' te iyon değişiminin maksimum olduğu bulunmuştur. Kurşun iyonlarının iyon değişimi yolu ile gideriminde iyon değiştirici zeolitin partikül boyutunun diğer önemli parametrelerden biri olduğu ve küçük partikül boyutundaki zeolitlerin daha etkili olduğu tespit edilmiştir. Kurşun iyonlarının giderimine sıcaklığın etkisi çalışmalarında hesaplanan entalpi (AH0) ve entropi (AS0) değerleri pozitif olup sırasıyla 18.54 kj/mol ve 0.0727 kj/K mol olarak heaplanmıştır. Gibbs serbest enerji (AG°) değeri ise negatif olarak bulunmuş ve reaksiyonun endotermik olduğu saptanmıştır.Farklı parametrelerde yapılan deneysel çalışmalar Sonunda reaksiyonun adsorpsiyon kinetik modellerinden yalancı ikinci mertebe kinetik modele uyduğu kesikli sistemde yapılan izoterm çalışmalarında ise klinoptilolit ile kurşun iyonu gideriminin Langmuir izoterm modeline uyduğu bulunmuştur. Bu çalışmada, Na ile şartlandırılmış klinoptilolitin kurşun iyonu için iyon değiştirme kapasitesinin (qmax) (pH 4, karıştırma hızı 175 rpm, partikül çapı 0.315- 0.500 mm ve sıcaklık 20 °C) 187 mg Pb2+/mg zeolit olduğu sonucu elde edilmiştir.

Ion exchange process using natural zeolites for heavy metal removal have been excessively used due to their low cost. Natural zeolites have a high selectivity for most heavy metals. In this study, clinoptilolite obtained from Bigadiç, was used to remove lead ions from aqueous solutions. Clinoptilolite was modified by 2 M NaCl to increase its ion exchange capacity and then ion exchange properties for lead ions were investigated. The effects of the initial metal concentration, agitation speed and particle size on the removal of lead against time were studied. The results were analyzed according to Lagergren, Elovich, first order and pseudo second order kinetic models. And also, effect of temperature (T), agitation speed (