Bu tezin ana amacı destek malzemesi olarak kullanılan pomzanın nanoölçekli sıfır değerlikli demir (nZVI) ile modifiye edilmesi ve karakterizasyonu ve bu malzemenin ağır metal adsorpsiyonunda kullanılmasıdır. nZVI yüksek yüzey alanına sahip olmasına karşın tek başına kullanıldığında nano parçacıklar bir araya gelerek yüzey alanları azalmaktadır. Bunu engellemek için nZVI pomza yüzeyine tutturulmaya çalışılmıştır. Isparta ham pomza (IP) ve pomza destekli nZVI (P-nZVI) numuneleri, SEM-EDX, BET ve XRF kullanılarak ayrıntılı olarak karakterize edilmiştir. Ağır metal olarak nikel, çinko ve kadmiyum iyonları seçilmiş olup model çözeltiden ve gerçek atıksudan giderimleri araştırılmıştır. Adsorpsiyon süresi, ağır metal başlangıç konsantrasyonu, çözeltinin pH değeri, adsorbent dozajı, arkaplan safsızlıklar ve sıcaklık gibi çeşitli faktörlerin ağır metal adsorpsiyonuna etkisi araştırılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda nZVI parçacıklarının pomza yüzeyine dağıldığı (toparlanmadığı) tespit edilmiştir. Böylece pomza’nın yüzey alanı da arttırılmıştır. Adsorpsiyon kinetiğinin Pseudo II. dereceden kinetik mekanizmasına uygun olduğu tespit edilmiştir. Nikel ve çinkonun P-nZVI ile adsorpsiyonu Freundlich izotermi ile uyumlu olduğu tespit edilirken, kadmiyum adsorpsiyonunun Langmuir izotermi ile uyum sağladığı gözlenmiştir. Termodinamik parametreler adsorpsiyonunun spontan ve endotermik olduğunu göstermiştir. pH ve adsorbent dozu arttıkça nikel, çinko ve kadmiyum giderim oranları da artmıştır. Ağır metal başlangıç konsantrasyonunun artmasıyla birlikte nikel, çinko ve kadmiyumun giderim oranları azalmıştır. Sonuçlar, P-nZVI'ın sulu çözeltiden nikel, çinko ve kadmiyum iyonlarını etkin bir şekilde giderebildiğini göstermektedir. Geliştirilen malzeme ile %90’nın üzerinde ağır metal giderimi sağlanmıştır. Sonuç olarak, sentezlenen P-nZVI’ın ağır metal kirlilğinde etkin bir şekilde adsorbent olarak kullanılabileceği düşnülmüştür. Bu çalışma kolon testleri ile desteklendiğinde daha gerçekçi sonuçlar elde edilecektir. Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, ağır metal, pomza, nZVI, izoterm. 2017, 83
The main purpose of this thesis is to synthesis and characterize pumice supported nano-scale zero-valence iron (nZVI) and to use this material for heavy metal adsorption. While nZVI has a high surface area, when it is used alone, the nanoparticles come agglomerate together and reduce the surface area. To prevent this, the nZVI was tried to be support onto the pumice surface. Isparta raw pumice (IP) and pumice supported nZVI (P-nZVI) samples were characterized in detail using SEM-EDX, BET and XRF. Nickel, zinc and cadmium ions were selected as heavy metals and their removal from model solution and real wastewater was investigated. The effects of various factors such as adsorption time, initial concentration of heavy metal, pH value of solution, adsorbent dosage, background impurities and temperature on heavy metal adsorption were investigated. As a result of the characterization studies, it has been found that the nZVI particles were effectively dispersed on the surface of pumice. Thus the surface area of pumice is also increased. Isotherm models found that the adsorption of nickel and zinc onto the P-nZVI is well described by the Freundlich isotherm but the adsorption of cadmium followed Langmuir isotherm. Thermodynamic parameters have shown that adsorption is spontaneous and endothermic. As pH and adsorbent dose increased, the rates of nickel, zinc and cadmium removal increased. Nickel, zinc and cadmium removal rates decreased with the increase of the initial heavy metal concentration. The Results indicate that P-nZVI can effectively remove nickel, zinc and cadmium from wastewater and the removal efficiencies of raw pumice were increased after the modification process. At least 90% removal of heavy metals was observed. As a result, it is assumed that the synthesized P-nZVI can be used effectively as an adsorbent in the heavy metal adsorption. When this study is conducted by column tests, more realistic results will be obtained. Keywords: Adsorption, heavy metal, Pumice, nZVI, isotherm.
Tez (Yüksek Lisans) - Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı, 2017.
Kaynakça var.
Bu tezin ana amacı destek malzemesi olarak kullanılan pomzanın nanoölçekli sıfır değerlikli demir (nZVI) ile modifiye edilmesi ve karakterizasyonu ve bu malzemenin ağır metal adsorpsiyonunda kullanılmasıdır. nZVI yüksek yüzey alanına sahip olmasına karşın tek başına kullanıldığında nano parçacıklar bir araya gelerek yüzey alanları azalmaktadır. Bunu engellemek için nZVI pomza yüzeyine tutturulmaya çalışılmıştır. Isparta ham pomza (IP) ve pomza destekli nZVI (P-nZVI) numuneleri, SEM-EDX, BET ve XRF kullanılarak ayrıntılı olarak karakterize edilmiştir. Ağır metal olarak nikel, çinko ve kadmiyum iyonları seçilmiş olup model çözeltiden ve gerçek atıksudan giderimleri araştırılmıştır. Adsorpsiyon süresi, ağır metal başlangıç konsantrasyonu, çözeltinin pH değeri, adsorbent dozajı, arkaplan safsızlıklar ve sıcaklık gibi çeşitli faktörlerin ağır metal adsorpsiyonuna etkisi araştırılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda nZVI parçacıklarının pomza yüzeyine dağıldığı (toparlanmadığı) tespit edilmiştir. Böylece pomza’nın yüzey alanı da arttırılmıştır. Adsorpsiyon kinetiğinin Pseudo II. dereceden kinetik mekanizmasına uygun olduğu tespit edilmiştir. Nikel ve çinkonun P-nZVI ile adsorpsiyonu Freundlich izotermi ile uyumlu olduğu tespit edilirken, kadmiyum adsorpsiyonunun Langmuir izotermi ile uyum sağladığı gözlenmiştir. Termodinamik parametreler adsorpsiyonunun spontan ve endotermik olduğunu göstermiştir. pH ve adsorbent dozu arttıkça nikel, çinko ve kadmiyum giderim oranları da artmıştır. Ağır metal başlangıç konsantrasyonunun artmasıyla birlikte nikel, çinko ve kadmiyumun giderim oranları azalmıştır. Sonuçlar, P-nZVI'ın sulu çözeltiden nikel, çinko ve kadmiyum iyonlarını etkin bir şekilde giderebildiğini göstermektedir. Geliştirilen malzeme ile %90’nın üzerinde ağır metal giderimi sağlanmıştır. Sonuç olarak, sentezlenen P-nZVI’ın ağır metal kirlilğinde etkin bir şekilde adsorbent olarak kullanılabileceği düşnülmüştür. Bu çalışma kolon testleri ile desteklendiğinde daha gerçekçi sonuçlar elde edilecektir. Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, ağır metal, pomza, nZVI, izoterm. 2017, 83
The main purpose of this thesis is to synthesis and characterize pumice supported nano-scale zero-valence iron (nZVI) and to use this material for heavy metal adsorption. While nZVI has a high surface area, when it is used alone, the nanoparticles come agglomerate together and reduce the surface area. To prevent this, the nZVI was tried to be support onto the pumice surface. Isparta raw pumice (IP) and pumice supported nZVI (P-nZVI) samples were characterized in detail using SEM-EDX, BET and XRF. Nickel, zinc and cadmium ions were selected as heavy metals and their removal from model solution and real wastewater was investigated. The effects of various factors such as adsorption time, initial concentration of heavy metal, pH value of solution, adsorbent dosage, background impurities and temperature on heavy metal adsorption were investigated. As a result of the characterization studies, it has been found that the nZVI particles were effectively dispersed on the surface of pumice. Thus the surface area of pumice is also increased. Isotherm models found that the adsorption of nickel and zinc onto the P-nZVI is well described by the Freundlich isotherm but the adsorption of cadmium followed Langmuir isotherm. Thermodynamic parameters have shown that adsorption is spontaneous and endothermic. As pH and adsorbent dose increased, the rates of nickel, zinc and cadmium removal increased. Nickel, zinc and cadmium removal rates decreased with the increase of the initial heavy metal concentration. The Results indicate that P-nZVI can effectively remove nickel, zinc and cadmium from wastewater and the removal efficiencies of raw pumice were increased after the modification process. At least 90% removal of heavy metals was observed. As a result, it is assumed that the synthesized P-nZVI can be used effectively as an adsorbent in the heavy metal adsorption. When this study is conducted by column tests, more realistic results will be obtained. Keywords: Adsorption, heavy metal, Pumice, nZVI, isotherm.