Endüstriyel Atık Sulardan Modifiye Zeolit ile Bazı Ağır Metallerin Giderilmesi
Abstract
Endüstriyel atıklar deyince ilk akla gelen elbette atmosfere yayılan gazlar, kanalizasyonlara ve toprağa karışan atık sulardır. Bu tezin amacı ise metal kaplama endüstrisi ile ortaya çıkan atık sulardaki ağır metallerin giderilmesi ve doğaya salınmasının önüne geçmek için kolay ve ucuz bir adsorpsiyon yöntemi geliştirmektir. Bu amaçla ülkemizde bolca bulunan zeolit cevherinden yararlanılmıştır.
Modifikasyon için, silanlama yöntemi kullanılarak zeolitlerin yüzeyi değiştirilmiştir. Zeolit, alkol ve yüzeyi amin veya farklı fonksiyonel gruplar içeren silan ile belirli sıcaklıkta geri soğutucu altında reflux yapılıp sonrasında etüvde kurutulmuştur. Bu aşamada Taguchi Deney Tasarım metodu ile uygun parametreler belirlenip optimizasyon işlemi yapılmış ve sonrasında TGA, SEM, XRD, ICP analizleri ile karekterizasyon yapılmıştır.
Daha sonra, modifiye edilen zeolit ile Kromsan Metal Sanayii’nden temin edilen atık sular ile birlikte Taguchi’nin “En yüksek-en iyi” performans istatistiği uygulanarak L16 ortogonal dizileri kullanılmış ve sıcaklık, karıştırma hızı, karıştırma süresi ve adsorban miktarı parametreleriyle optimum şartlar belirlenmiştir. Ham ve modifiye zeolit ile yapılan adsorpsiyon çalışmaları sonucunda ham zeolit için optimum parametrelerin başında sıcaklık ve karıştırma süresi gelirken, modifiye zeolit ile yapılan adsorpsiyon çalışmalarında optimum parametre olarak ilk sırada adsorban miktarı geldi. Bu da yapılan modifikasyon işleminin adsorpsiyon çalışmalarında oldukça etkili olduğunu göstermiştir.
Elde edilen sonuçlara göre; ham ve aminosilan modifiye zeolitler Ni, Cu, Cr metallerini atık sulardan etkin bir şekilde gidermiştir. Özellikle Ni metali 0.0075 ppm düzeyine düşürülmüştür ki bu nerede ise 1000 kez azaltılmış bir konsantrasyondur. Taguchi grafikleri ile etkin parametreler belirlenmiş, XRD ve EDX ile kristalizasyonun değişmediği gözlenmiş ve SEM ile morfoloji izlenerek atık sulardan metal adsorpsiyonu mükemmelleştirilmiştir. Industrial wastewater is generally released from sources such as the painting industry, fluorine-based industries and the coating industry. In addition, gases emitted into the atmosphere, wastewater mixed with sewers and soil are very dangerous from an environmental point of view. In this thesis, we develop an easy and inexpensive method to remove heavy metals (Cu, Ni, Cr) from the wastewater generated by the metal coating industry and prevent their release to the nature. While doing this, the zeolite material, which is abundant in our country, was used as raw and modified form.
For the modification of zeolite material, the surface of the zeolites was changed by using silanization method and the adsorption of target metals was adsorbed by modified material. Zeolite was reacted with amino propyl trialkoxysilane under reflux at a certain temperature and then dried in an oven at 90C to modify the zeolite surface. At this stage, suitable parameters were determined with Taguchi Experiment Design method and optimization process was performed with the analysis of GA, SEM, XRD, ICP methods.
Then, L16 orthogonal arrays were used by applying Taguchi's "highest-best" performance statistics together with the modified zeolite and the wastewater obtained from Kromsan Metal Industry and optimum conditions were determined with the parameters of temperature, mixing speed, mixing time and adsorbent amount. . As a result of the adsorption studies performed with raw and modified zeolite, temperature and mixing time are the leading parameters for the raw zeolite, while the adsorbent amount comes first as the optimum parameter in the adsorption studies with modified zeolite. This has shown that the modification process is very effective in adsorption studies.
According to the results obtained; raw and aminosilane modified zeolites effectively removed the heavy metals Ni, Cu, Cr from wastewater. In particular, Ni metal was reduced to 0.0075 ppm, a concentration that is almost 1000 smaller than the beginning conditions. Efficient parameters were determined with Taguchi plots and it was observed that crystallization did not change with XRD, and metal adsorption from wastewater was perfected by monitoring morphology with SEM and EDX investigation.
