Hidrojel Bazlı Kompozitlerin Sentezi ve Endüstriyel Alanda Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Abstract

Endüstriyel tesislerden açığa çıkan atıksu içerisindeki ağır metallerin alıcı ortama deşarjı, çevre ve insan sağlığı açısından tehlike arz etmektedir. Bu çalışmada ağır metallerden kaynaklanan su kirliliğinin önüne geçmek, bu atıksuların temizlenerek tekrardan kullanımını sağlamak amaçlanmıştır. Adsorpsiyon diğer ağır metal giderim yöntemlerine göre hem daha basit bit yöntemdir hem de daha az maliyetli bir yöntemdir. Bu sebeple çalışmamızda adsorpsiyon yöntemi kullanılmıştır. Aljinatın maliyeti ve ithal ürün olması düşünüldüğünde, endüstriyel bir atık ile aljinat kompozitlerin oluşturulması ile; hem aljinat kullanım miktarını azaltılmasına hem de endüstriyel atıkların değerlendirilmesine yardımcı olması hedeflenmektedir. Böylece, saf halde sentezlenecek aljinat mikro küreler için kullanılacak aljinat miktarıyla, çok daha fazla aljinat bazlı kompozit mikro küreler sentezlenebilecektir. Yapılan çalışmalarda ağır metal gideriminde etkili olduğu görülen kalsiyum aljinat ve biyokömür kompozit mikro küreler halinde sentezlenmiştir. Çalışmamızda; yer fıstığı kabuğu ve pirinç kabuğu pirolizleri sonucunda elde edilen biyokömürler kullanılmıştır. Aljinat bazlı hidrojel mikro küreler ile biyokömür katkılı hidrojel mikro kürelerin karakterizasyonu yapılmış, bakır ve çinko iyonu gideriminde adsorpsiyon davranışları ve verimleri karşılaştırılmıştır. Çalışmalar sonucunda %99,02 verimle bakır iyonunu gideriminde %5 yer fıstığı biyokömürü katkılanmış kalsiyum aljinat kompozit küresi en iyi sonucu veren adsorban olmuştur. Genel olarak bakır iyonları gideriminin çinko iyonları gideriminden daha verimli gerçekleştiği, yer fıstığı biyokömürü katkılanan kalsiyum aljinat kürelerinin pirinç kabuğu biyokömürü katkılanan kalsiyum aljinat kürelerinden daha verimli sonuçlar verdiği görülmüştür. Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich izoterm modelleri incelenerek, Langmuir izoterm modelinin uygun olduğu ve en yüksek adsorplama kapasitesine sahip adsorbanın 46,95 mg.g-1 adsorplama kapasitesiyle %5 yer fıstığı biyokömürü katkılanmıl kalsiyum aljinat küresi olmuştur. Lagergren yalancı birinci dereceden, Lagergren yalancı ikinci dereceden, Elovich ve Bangham kinetik modelleri adsorpsiyon kinetiğinin değerlendirilmesinde kullanılmış olup, adsorpsiyon termodinamiğine ait parametreler hesaplanmıştır.The release of heavy metals from wastewater from industrial facilities to the receiving environment presents a danger to the environment and human health. In this study, it is aimed to prevent the water pollution caused by heavy metals and to ensure that these wastewater is cleaned and reused. Adsorption is a simpler bit method and less costly method than other heavy metal removal methods. Therefore, adsorption method is used in our study. Considering that the cost of alginate and imported product, the creation of alginate composites with an industrial waste; it will also help to reduce the amount of alginate use and also to assess industrial wastes. Thus, more alginate-based composite microspheres will be synthesized with the amount of alginate to be used for the alginate microspheres to be synthesized in pure form. In the studies, calcium alginate and biochar, which are found to be effective in heavy metal removal, have been synthesized as composite microspheres. In our study; biochar obtained from peanut shell and rice husk pyrolysis were used. Alginate based hydrogel microspheres and biochar additive hydrogel microspheres were characterized and adsorption behaviors and yields were compared in copper and zinc ion removal. As a result of the studies, the calcium alginate composite sphere with 5% peanut shell biochar in the removal of the copper ion in 99.02% yield was the best result. In general, it was observed that the removal of copper ions was more efficient than the removal of zinc ions, and the calcium alginate spheres added with peanut Shell biochar yielded more efficient results than the calcium alginate spheres supplemented with rice shell biochar. Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich isotherms were examined. According to the Langmuir isotherm model, the adsorbent having the highest adsorption capacity was 5% peanut biochar coal calcium alginate sphere with 46,95 mg.g-1 adsorption capacity. Lagergren pseudo first order, Lagergren pseudp second order, Elovich and Bangham kinetic models were examined, adsorption thermodynamics data were calculated.