Şeftali çekirdeği ve polimer esaslı aktif karbon ile sulu çözeltilerden krom (VI) giderimi

Abstract

Deri, tekstil, metal kaplama, pil ve pigment üretimi gibi bir çok endüstride kullanılan krom bileşikleri sulu çözeltilerde Cr(III) ve Cr(VI) şeklinde bulunur. Cr(III) nispeten zararsızdır ve eser miktarı canlı organizmalar için gereklidir. Cr(VI) bileşikleri ise son derece toksik ve kanserojen olduğu için çevreye verilmeden önce uzaklaştırılmalıdır. Sulardan krom giderimi için aktif karbon kullanımı büyük önem taşımasına rağmen ticari aktif karbonların adsorpsiyon kapasitesinin sınırlı ve fiyatının yüksek olması nedenleri ile bu konudaki uygulamalar kısıtlı kalmıştır. Bu çalışmada, farklı başlangıç maddeleri kullanılarak yüksek Cr(VI) sorpsiyon kapasitesine sahip aktif karbonlar üretilmiştir.Deneysel çalışmalar iki farklı başlangıç maddesi kullanılarak aktif karbon üretimi ve Cr(VI) sorpsiyonu olmak üzere iki ana başlıkta gerçekleştirilmiştir. Dünya sıralamasında üretiminde beşinci sırada olduğumuz şeftali meyvesinin çekirdeği ve çapraz bağlı makro gözenekli akrilonitril divinil benzen (AN/DVB) kopolimeri aktif karbon üretiminde kullanılan başlangıç maddeleridir. Şeftali çekirdeği ile gerçekleştirilen üretim deneylerinde su buharı ve potasyum hidroksit aktivasyonu, polimer esaslı aktif karbon üretiminde ise hava aktivasyonu uygulanmıştır. Elde edilen aktif karbon numuneleri N2 adsorpsiyon yöntemi, FTIR Spektroskopisi, Boehm titrasyonu analizi, SEM, pH titrasyonu analizi, zeta potansiyeli ölçümleri, elementel analiz ve kjeldahl azotu tayini kullanılarak karakterize edilmiştir.Sulu çözeltilerden Cr(VI) giderimi şeftali çekirdeği esaslı (KSN) ve polimer esaslı (PAK) aktif karbon ile ticari aktif karbon (Chemviron, CPG-LF) kullanılarak kesikli ve sürekli akışlı sistemlerde incelenmiştir. Sorpsiyon kapasiteleri CPG-LF ? KSN > PAK sırasıyla değişmektedir ve en iyi Cr(VI) giderimi pH 2'de elde edilmiştir. Denge adsorpsiyon verilerinin Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon modellerine uygunluğu incelenmiş ve sorpsiyonun Freundlich modeline daha çok uyduğu görülmüştür. Sorpsiyon kinetiği yalancı (pseudo) ikinci derece denklem kullanılarak modellenmiştir. Aktif karbonların rejenerasyonu farklı konsantrasyonlardaki asit ve alkali çözeltileri kullanılarak gerçekleştirilmiş ve yürütülen adsorpsiyon/desorpsiyon deneyleri ile kapasitedeki değişimler beş döngü boyunca incelenmiştir. Cr(VI) sorpsiyonunun aktivasyon enerjisi, ortalama serbest sorpsiyon enerjisi, izosterik adsorpsiyon ısısı ile ? G°, ? H°, ? S° gibi termodinamik parametreleri hesaplanmış ve XPS (X-ışını fotoelektron spektroskopisi) kullanılarak Cr(VI) sorpsiyon mekanizması aydınlatılmaya çalışılmıştır.