1

TÜBĠTAK-BĠDEB

KĠMYAGERLĠK, KĠMYA ÖĞRETMENLĠĞĠ VE KĠMYA

MÜHENDĠSLĠĞĠ KĠMYA LĠSANS ÖĞRENCĠLERĠ

ARAġTIRMA PROJESĠ EĞĠTĠMĠ ÇALIġTAYI

(KĠMYA-2 ÇALIġTAY 2011)

PROJE RAPORU

GRUP ADI

METALCĠLER

PROJE ADI

DOĞAL KAYNAKLI MADDELERĠ KULLANARAK ATIK

SULARDAN AĞIR METAL GĠDERĠLMESĠ

PROJE EKĠBĠ

Ceren ĠġERĠ Gökçenur SAĞLAM K.Burak ÇAĞLAYAN

PROJE DANIġMANLARI

Prof. Dr. Handan GÜLCE Doç. Dr. Cahit AKGÜL

KEPEZ/ÇANAKKALE

20-28 TEMMUZ-2011

2

ĠÇĠNDEKĠLER

SAYFA NO

Proje Kapağı ........................................................................................................................... 1

Ġçindekiler .............................................................................................................................. 2

Proje Özeti ............................................................................................................................. 3

Literatür Taraması .................................................................................................................. 4

Deneysel ÇalıĢma ................................................................................................................... 9

Sonuçlar ve TartıĢma ............................................................................................................ 12

Öneriler ................................................................................................................................ 17

Kaynaklar ............................................................................................................................. 18

Katkıda Bulunanlar ............................................................................................................... 18

Kısa ÖzgeçmiĢ ..................................................................................................................... 19

3

ÖZET

Günümüzde karĢılaĢılan en önemli sorunlardan biri çevre kirliliğidir. Kirlenen çevreyi

yeniden temizlemek çok uzun ve pahalı iĢlemler gerektirmektedir. Çevre kirliliğinin en

önemli bölümünü su kirliliği oluĢturmaktadır. Ağır metallerin oluĢturduğu su kirliliği canlılar

üzerinde en tehlikeli sonuçları doğuran kirliliktir. Günümüzde çok çeĢitli yöntemlerle

arıtım sağlanmaktadır. Piyasada kullanılan atık su arıtma sistemlerine alternatif olarak

yeni yöntemler geliĢtirme çalıĢmaları son yıllarda hız kazanmıĢtır. Bu yöntemlerden biri de

adsorbsiyondur. Adsorpsiyon prosesi, genelde çözeltide çözünmüĢ halde bulunan maddelerin,

uygun bir ara yüzey (adsorbent) üzerinde toplanmasıdır. Günümüzdeki çalıĢmalar doğal

kaynaklı adsorbent özelliğindeki maddelerden yararlanarak atıksu arıtımını en yüksek

verimde gerçekleĢmesini sağlamak için yoğunlaĢmıĢtır. Bu projede kadmiyum, bakır ve

kurĢun içeriği bulunan atık suyun kabuklu deniz canlıları ve yumurta kabuğu kullanılarak

arıtılması çalıĢılmıĢtır. Amaç, atık sudan ağır metal giderimi için piyasada bulunan

adsorbentlere alternatif olarak yumurta kabuğu ve deniz canlısı kabuklarının iyi birer

adsorbent olduğunu kanıtlamak ve en az adsorbent miktarıyla en yüksek verimde arıtımı

sağlamaktır.

4

LĠTERATÜR TARAMASI

Günümüzde karĢılaĢılan ciddi sorunlardan biri de sanayi ve diğer atıklardan kaynaklanan

çevre kirlenmesidir. Daha çok endüstriyel atıklardan ağır metaller, toprak, hava ve su için

önemli kirleticiler arasındadır. Kirlenen bu sahalar , bünyesinde barındırdığı canlı

organizmalar için büyük tehlikeler oluĢturmaktadır. KirlenmiĢ çevreyi temizlemek oldukça

pahalı ve kompleks tesisler gerektiren uzun bir çalıĢma ile mümkündür. Bu sebeple su, toprak

ve havanın kirlenmesini önleyici tedbirlerin alınmasına çalıĢmak daha da önem

kazanmaktadır. Bu sahalardan en önemlisi su kirliliğidir. Çünkü toprak ve havada kirlilik

yaratan materyaller zamanla yağmur ve kar gibi etkenlerle suya geçmektedir. Ayrıca zararlı

maddeler canlı organizmalar tarafından su ile birçok yoldan kolay ve yaygın olarak

alınabilmektedir. Suda bulunan ağır metaller; bitkiler, hayvanlar ve su ürünleri tarafından

depo edilirler. Böylece insanlar bütün yiyecek ve içecekleri ile birlikte belirli miktarlarda

metalleri de alırlar. Özellikle toksik organik atıkların metallerle birleĢerek veya baĢka

bileĢiklere dönüĢerek daha toksik hale geçmeleri önemli sorunlar yaratmaktadır. Bu nedenle

tarım, hayvancılık ve içme suyu olarak kullanılacak suların ağır metal kirliliğini dünyaca

kabul edilen limite indirgemek gerekmektedir [1].

Ağır metal iyonları taĢıdıkları teknolojik önem nedeniyle çeĢitli endüstrilerde yaygın olarak

kullanılmaktadırlar. Atıksularda mevcut ağır metal iyonları (bakır, kurĢun, çinko, mangan,

nikel, civa, kadmiyum, demir, krom, gümüĢ, altın, kobalt vs.) suda yaĢayan canlılar üzerine

toksik etki yaparlar.

KurĢun;

Sanayide kozmetik, kurĢunlu benzin olarak petrokimya, kuyumculuk, boya, sigara ve böcek

ilaçları sektörlerinde kullanılmaktadır. Kemiklerde biriken kurĢun zamana bağlı

olarak (yarılanma ömrü yaklaĢık 20 yıl) çözünerek böbreklerde tahribata neden

olur. KurĢun bir nevi nörotoksindir ve anormal beyin ve sinir sistemi

fonksiyonlarına sebep olmaktadır. Çocuklar üzerinde yapılan araĢtırmalarda kanda kurĢun

miktarı arttıkça IQ seviyesinin düĢtüğü tespit edilmiĢtir. Diğer taraftan kurĢun

nörotoksik özelliğinden dolayı sinir sisteminde iletimin azalmasına da yol açmaktadır. [2]

Bakır;

Bakırın aĢırı dozda alınması, vücutta bakır fazlalığı oluĢmasına neden olur. Bakır fazlalığı

ise kanser riskini büyük oranda arttırmasının yanı sıra depresyon, Ģizofreni,

5

bunaklık, hipertansiyon gibi ciddi zihinsel ve bedensel rahatsızlıklara yol açar. [3]

Kadmiyum;

Ġnsan yaĢamını etkileyen önemli kadmiyum kaynakları; sigara dumanı, rafine

edilmiĢ yiyecek maddeleri, su boruları, kahve, çay, kömür yakılması, kabuklu deniz

ürünleri, tohum aĢamasında kullanılan gübreler ve endüstriyel üretim aĢamalarında

oluĢan baca gazlarıdır. En zehirli ağır metallerindendir. Çinko cevherlerinde bulunur.

Kaplamada çok kullanılır. Kadmiyum zehirlenmesi, kadmiyum veya kadmiyum bileĢiklerinin

ağız veya teneffüs yolu ile alınmasında meydana gelen zehirlenme durumudur. Kadmiyum

kaplı kaplarda yiyecek veya içecek alınması, sanayide çalıĢan iĢçilerin teneffüs yolu ile

kadmiyum alması zehirlenmeye yol açabilir. Belirtileri bulantı, kusma, ishal ve bitkinlik

meydana getirmesidir. [4]

Çizelge 3. Kullanma Suyu Standartları [5]

Ağır Metal ÇeĢidi Yasal Sınır (mg/L)

KurĢun (Pb) 0.05

Kadmiyum (Cd) 0.01

Bakır (Cu) 0.05 – 1.5

Ağır metallerin zehirleyici özelliklerinden dolayı ekosistemi kirletme etkileri insan sağlığını

da tehlikeye sokmaktadır. Bu nedenle kirlilik kaynaklarından oluĢan atıksular çevreye

verilmeden önce arıtılarak çeĢitli su standartlarına göre izin verilen kirlilik değerlerinin altına

düĢürülmelidir. DüĢük konsantrasyonlu (<100 mg metal/l) ağır metallerin giderilmesinde

kullanılan klasik yöntemler özellikle ekonomik ve pratik olmamaktadır. [6]

Atıksulardan ağır metal gideriminde kullanılan metodlar:

1-Ters Osmoz: Ağır metal içeren atıksuların; basınç uygulanarak yarı geçirgen zardan

geçirilerek filtrelenmesi iĢlemidir. Bu metodun dezavantajı pahalı olmasıdır.

2- Elektrodiyaliz: Elektrodiyalizde elektrik yüklü membranlar kullanılır. Katyon veya

anyonlar seçici membran tarafından reddedilirler. Bu reddedilen anyonlar elektrodiyaliz

hücresinden deĢarj edilirler. Membranı tıkayan metal hidroksitler, bu metodun kullanılmasın

da problem teĢkil etmektedir.

3-Ultrafiltrasyon: Atıksu belirli gözenek boyutundaki geçirgen zarın bir tarafında basınç

altında bulunur. Gözenek boyutundan küçük tüm maddeler membrandan geçer, büyük

6

boyutlular kirli su tarafında kalır. Bu metodun dezavantajı ise çok fazla miktarda çamur

oluĢumudur.

4- Ġyon DeğiĢimi: Ġyon değiĢtirici reçineler üzerindeki elektrostatik kuvvetlerle tutulan

iyonların, çözeltide bulunan metal iyonlarıyla yer değiĢtirmesine dayanır. Yüksek maliyet ve

sadece belli iyonların giderilmesi sistemin dezavantajlarındandır.

5- Kimyasal Çöktürme: Atıksudaki metallerin kimyasal maddelerin yardımıyla

yumaklaĢtırılarak çöktürülmesidir. En önemli dezavantajı toksik bileĢenler içeren fazla

miktarda çamur oluĢumudur.

6- Fotoremediasyon: Toprak, sediment ve metal içeren suyun belli bitkiler kullanılarak

temizlenmesi iĢlemidir. Bu prosesin uzun sürmesi ve bitkinin yeniden kullanımının zor

olması sistemin dezavantajlarındandır. [6]

Adsorbsiyon

Adsorpsiyon prosesi, genelde çözeltide çözünmüĢ halde bulunan maddelerin, uygun bir ara

yüzey üzerinde toplanmasıdır. Ara yüzey sıvı ile bir gaz, bir katı veya diğer bir sıvı arasında

olabilir. Günümüzde birçok doğal fiziksel, kimyasal ve biyolojik iĢlemde adsorpsiyon

prosesinin taĢıdığı önem bilinmektedir. Atık su arıtımında ise adsorpsiyon atık sularda

çözünmüĢ olarak bulunan bazı organik ve kimyasal kirleticilerin, uygun bir katı yüzey

üzerinde tutulması olarak tanımlanmaktadır. Adsorpsiyon iĢleminde adsorplanan türlere

adsorbant denir. Adsorbantlar bir ya da birden fazla sayıda olabilir. Yüzeyinde adsorpsiyon

gerçekleĢen madde ise adsorbenttir. Ġyi bir adsorbentin temel özelligi, birim kütle baĢına

geniĢ yüzey alanına sahip olmasıdır.

Günümüzde adsorpsiyon bir çok doğal fiziksel, kimyasal ve biyolojik iĢlemde önem

taĢımaktadır. Ayrıca adsorpsiyon prosesi, atıksulardaki organik ve kimyasal kirleticilerin

uygun bir katı yüzey üzerine tutularak giderilmesi iĢleminde de sıklıkla kullanılmaktadır.

ÇözünmüĢ parçacıklar ile adsorplayan yüzey arasındaki çekim kuvvetlerinin türüne bağlı

olarak üç değiĢik adsorpsiyon türü vardır; bunlar fiziksel, kimyasal ve iyonik adsorpsiyondur

[7].

Fiziksel Adsorpsiyon

Katı yüzey ile adsorplanan madde molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri sonucu oluĢan

adsorpsiyon olayıdır. Burada zayıf van der Waals kuvvetleri etkindir.

7

Kimyasal Adsorpsiyon

Yüzeye tutunan parçacıklar, adsorplayan yüzeydeki fonksiyonel gruplar ile kimyasal

etkileĢime girer. Kimyasal adsorpsiyon, fiziksel adsorpsiyonla karĢılaĢtırıldığında daha

spesifiktir, ancak bazı katılar adsorplayıcı, bazı gaz veya sıvılarda adsorplanan

olabilmektedirler. Adsorpsiyon sırasında ortaya çıkan ısı, reaksiyon ısısından daha büyüktür

(5-100 kcal/mol). Aktivasyon enerjisi de yüksektir. Adsorpsiyon tek tabakalı ve tersinmezdir.

Rejenerasyonu zordur. [7].

Ġyonik Adsorpsiyon

Yüzeydeki yüklü bölgelere elektrostatik kuvvetler ile çözeltideki iyonik karakterde

adsorplananların çekilmesi sonucu oluĢur. Adsorpsiyon, adsorbent ve adsorplananların iyonik

güçleri ve moleküler büyüklüklerine göre seçimli olarak oluĢur eĢ yüklü iyon durumunda

küçük iyon tercih sebebidir. Yüzeye tutunan iyonlara eĢ yüklü baĢka iyonların aynı anda

yüzeyi terketmesi halinde ise sürece iyon değiĢimi adı verilir [7].

Bu projede deniz canlıları kabukları ve yumurta kabuğu gözenekli yapılarından dolayı ve

hidroksiapatit oluĢturularak ağır metallerin atık sudan giderilmesinde etkili bir yol olmasından

dolayı tercih edilmiĢtir. Hidroksiapatit ile ağır metallerin adsorbsiyonu sırasında ilk aĢama

HA’in yüzeyinde hızlı bir Ģekilde gerçekleĢen kısmi bozulma, ikinci aĢama ise metal

iyonunun HA içerisine difüze olmasıdır. [8] Bu projede hidroksiapatit oluĢturulmadan

adsorbsiyonun gerçekleĢtirilmesi hedeflenmiĢtir.

Adsorpsiyonu etkileyen bazı faktörler Ģunlardır:

i. pH: Hidronyum ve hidroksil iyonları kuvvetle adsorbe olduklarından, diğer iyonların

adsorpsiyonu çözelti pH’sından etkilenir. Ayrıca asidik veya bazik bileĢiklerin iyonizasyon

derecesi de adsorpsiyonu etkiler.

ii. Sıcaklık: Adsorpsiyon iĢlemi genellikle ısı veren bir tepkime biçiminde gerçekleĢir. Bu

nedenle azalan sıcaklık ile adsorpsiyon büyüklüğü artar. Açığa çıkan ısının genellikle fiziksel

adsorpsiyonda yoğuĢma veya kristalizasyon ısıları mertebesinde, kimyasal adsorpsiyonda ise

kimyasal reaksiyon ısısı mertebesinde olduğu bilinmektedir.

8

iii. Yüzey alanı: Adsorpsiyon bir yüzey iĢlemi olduğundan, adsorpsiyon büyüklüğü spesifik

yüzey alanı ile orantılıdır. Adsorplayıcının partikül boyutunun küçük, yüzey alanının geniĢ ve

gözenekli yapıda olması adsorpsiyonu artırır.

Günümüzde doğal atıklarla da atık sulardan metal giderimi üzerine çalıĢılmıĢtır. Literatürde

çalıĢması bulunan diğer doğal adsorbent maddeler, balık kılçığı, zeolit, kil,

mikroorganizmalar, badem kabuğu, çürümüĢ bitki turbası, kömür, doğal oksitler, selüloz,

kakao kabuğu, kitosan, fındık kabuğu, hayvan kemiği, pirinç kabuğu, kayısı kabuğu, buğday

kabuğudur. [9]

Yumurta kabuğu içeriği

Protein matriksi tarafından kararlı hale getirilen yumurta kabuğu % 95-97 CaCO3

içermektedir. [10]

Deniz kabuğu içeriği

Ġçeriğinde %95.994 oranında CaCO3 bulunmaktadır. Çok az miktarda SiO2, Fe2O3, Na2O,

Al2O3, SrO, P2O5, SO3 bulunmaktadır. [11]

9

DENEYSEL ÇALIġMA

Materyal

Yumurta kabuğu, deniz canlısı kabukları (midye kabuğu), kadmiyum nitrat tetrahidrat

(Cd(NO3)2.4H2O), bakır(II)nitrat (Cu(NO3)2.21/2H2O), kurĢun(II)nitrat (Pb(NO3)2), distile su,

deriĢik nitrik asit çözeltisi, sodyum hidroksit (NaOH), pH metre cihazı, santrifüj cihazı, 18

adet santrifüj tüpleri, 20 adet deney tüpü, 500 ml ve 1 litrelik balonjoje, 500 ml’ lik 3 adet

beher, piset, etüv, kül fırını, 2 adet porselen kroze, damlalık, 5 ml’ lik pipet, puar, havan,

orbital karıĢtırıcı, 2 adet 50 ml’lik beher, hassas terazi, spatül, elek.

ġekil 1. Deney materyali

Yöntem

-Adsorbentlerin hazırlanması

Yumurta kabukları ve midye kabukları yıkandı. Yumurta kabuklarının iç zarları soyuldu.

Etüvde maddeler kurutuldu. Kabuklar ayrı ayrı havanda öğütüldü ve un haline getirildi.

Porselen krozeye 5’er gram tartım alınarak kül fırında 900° C’ de 2 saat bekletildi ve

uçucularını bırakarak kül haline gelmesi sağlandı.

-Atık suyun hazırlanması

Ağır metal olarak kullanılan kurĢun, kadmiyum ve bakır bileĢiklerinden ağır metal katyonları

0.25 g gelecek Ģekilde hesaplamalar yapılarak Çizelge 1’ deki tartımlar alındı. Balonjojede

distile su ile çözülüp 500 ml hacme tamamlanarak atık su çözeltisi hazırlandı.

10

Çizelge 1. Ağır metaller için alınan tartımlar

MADDE MOLEKÜL

AĞIRLIĞI (g/mol)

TARTIM MĠKTARI

(g)

Cd(NO3)2.4H2O 308.41 0.7008

Cu(NO3)2.21/2H2O 232.54 0.9165

Pb(NO3)2 331.19 0.4170

Bu projede atık sudan ağır metallerin giderilmesi iki farklı pH ortamı ve adsorbent miktarında

çalıĢılmıĢtır.

-pH ve adsorbent madde miktarı ayarlamaları

Asidik ortamı ayarlamak için deriĢik nitrik asit çözeltisi atıksuya ilave edilerek pH metrede

ortamın pH’sı 3.87’ye ayarlanmıĢtır. Bazik ortam için sodyum hidroksit çözeltisi kullanılarak

ortamın pH’sı 9.92’ye ayarlanmıĢtır. Hazırlanan çözeltilerden her bir deney tüpünde 5’er ml

numune kullanılmıĢtır.

Adsorbent madde miktarı için 0.1 g ve 0.5 g olmak üzere iki farklı tartım alınmıĢtır.

Hazırlanan her karıĢımdan iki paralel örnek hazırlanarak 25.07.2011 tarihi saat 17.15’te

orbital karıĢtırıcıya konulmuĢtur. Numuneler 26.07.2011 tarihi saat 12.15’te karıĢtırıcıdan

alınmıĢtır.

Çizelge 2. Hazırlanan numuneler

Adsorbent ÇeĢidi Ortalama Adsorbent

Miktarı (g)

pH Atık Su

Miktarı (ml)

Numune

Adedi

Yumurta kabuğu 0.1015 3.87 5 2

Yumurta kabuğu 0.5007 3.87 5 2

Yumurta kabuğu 0.1013 9.92 5 2

Yumurta kabuğu 0.5010 9.92 5 2

Deniz kabuğu 0.1009 3.87 5 2

Deniz kabuğu 0.5010 3.87 5 2

Deniz kabuğu 0.1007 9.92 5 2

Deniz kabuğu 0.5008 9.92 5 2

Kontrol örneği - 3.87 5 1

Kontrol örneği - 9.92 5 1

11

-Santrifüj

KarıĢtırıcıdan alınan deney tüpleri içindeki numuneler santrifüj tüplerine konuldu ve 5 dakika

4000 RPM’de santrifüjlendi. Sıvı kısım alınarak ICP cihazında metal konsantrasyonları

okundu. Adsorblanma oranları hesaplandı.

ġekil 2. Santrifüj ve ICP cihazı

12

SONUÇLAR VE TARTIġMA

Literatürde yapılan çalıĢmalarda genellikle kül fırınında yakma iĢlemi tüm adsorbent

maddeler için uzun süre gerektirmekte (yaklaĢık 8-10 saat) ve kalsinasyon iĢleminin bu sürede

tamamen bitirilmesi gerçekleĢtirilmektedir. Projemizde adsorbent maddelerimizin kül

fırınında bekletme süresi 2 saat olmuĢtur, yakma iĢlemi ve külleĢme tam gerçekleĢmemiĢtir.

Numunelerimizi santrifüjledikten sonra iki deney tüpünün santrifüj esnasında kırıldığını

gördük. Bu nedenle kırılan deney tüplerindeki numuneler ICP cihazında analiz edilemedi.

Kırılan numuneler, pH 3.87’deki 0.1 g yumurta kabuğu ve pH 9.92’deki 0.1 g deniz

kabuğudur. Bu numunelerin yorumu paralel örneği ile yapıldı.

ICP Analiz Çıktıları

Numune 1(M1) : Baz kontrol örneği, pH : 9.92

Etiket Çözelti

konsantrasyonu birim

Cu 324.754 0.061919 mg/L

Cd 226.502 1.32701 mg/L

Pb 220.353 0.006945 uv mg/L

Numune 2(M2) : Asit kontrol örneği, pH : 3.87

Etiket Çözelti

kons. birim

Cu 324.754 43.5916 mg/L

Cd 226.502 43.7948 mg/L

Pb 220.353 46.3539 mg/L

Numune3 (M3) : Yumurta kabuğu – 0.5 g – pH : 9.92

Etiket Çözelti

kons. birim

Cu 324.754 0.278878 mg/L

Cd 226.502 0.289859 mg/L

Pb 220.353 18.4527 mg/L

Numune4 (M4) : Yumurta kabuğu – 0.5 g – pH : 3.87

Etiket Çözelti

kons. birim

Cu 324.754 0.300834 mg/L

Cd 226.502 0.044273 mg/L

Pb 220.353 22.2110 mg/L

13

Numune 5(M5) : Deniz kabuğu – 0.5 g – pH : 9.92

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.405750 mg/L

Cd 226.502 0.040961 mg/L

Pb 220.353 18.5162 mg/L

Numune 6(M6) : Yumurta kabuğu – 0.5 g – pH : 3.87

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.216896 mg/L

Cd 226.502 0.030815 mg/L

Pb 220.353 19.7613 mg/L

Numune 7 (M7) : Deniz kabuğu – 0.5 g – pH : 3.87

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.683650 mg/L

Cd 226.502 0.027486 mg/L

Pb 220.353 19.4244 mg/L

Numune 8 (M8) : Yumurta kabuğu – 0.5 g – pH : 9.92

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.330171 mg/L

Cd 226.502 0.033364 mg/L

Pb 220.353 16.4288 mg/L

Numune 9 (M9) : Deniz kabuğu – 0.1 g - pH: 3.87

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.517281 mg/L

Cd 226.502 0.023960 mg/L

Pb 220.353 30.6097 mg/L

14

Numune 10 (M10) : Deniz kabuğu – 0.1 g – pH : 3.87

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.703305 mg/L

Cd 226.502 0.021950 mg/L

Pb 220.353 31.6769 mg/L

Numune 11(M11) : Yumurta kabuğu – 0.1 g – pH : 9.92

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.448428 mg/L

Cd 226.502 0.021274 mg/L

Pb 220.353 29.2144 mg/L

Numune 12 (M12) : Yumurta kabuğu – 0.1 g – pH : 3.87

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.430899 mg/L

Cd 226.502 0.021727 mg/L

Pb 220.353 29.6077 mg/L

Numune 13 (M13) : Yumurta kabuğu – 0.1 g – pH : 9.92

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.270657 mg/L

Cd 226.502 0.009656 mg/L

Pb 220.353 29.4072 mg/L

Numune 14 (M14) : Deniz kabuğu – 0.1 g – pH: 9.92

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.455319 mg/L

Cd 226.502 0.019465 mg/L

Pb 220.353 32.3109 mg/L

Numune 15 (M15) : Deniz kabuğu – 0.5 g – pH : 9.92

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.676486 mg/L

Cd 226.502 0.022008 mg/L

Pb 220.353 19.5449 mg/L

15

Numune 16 (M16) : Deniz kabuğu – 0.5 g – pH : 3.87

Etiket Çözelti

kons. Birim

Cu 324.754 0.912446 mg/L

Cd 226.502 0.012008 mg/L

Pb 220.353 20.2432 mg/L

Yapılan hesaplamalarda Ģu formül uygulanarak ne kadar adsorblanma olduğunu gözlemledik;

[(C0 – Cs) *V ]/ W

Burada ;

C0 : BaĢlangıç konsantrasyonu

Cs : Adsorblanma sonrası konsantrasyon

V : Numune hacmi

W : Adsorbent miktarı

M16’ da 1 g adsorbent madde miktarı başına adsorblanan madde miktarı için örnek

hesaplama

Cu : (43.5916 - 0.912446)*0.005/0.5010 =

Cd : (43.7948 - 0.012008)*0.005/0.5010 =

Pb : (46.3539 - 20.2432)* 0.005/0.5010 = 0.2606 mg/g

Çizelge 4. Yumurta kabuğunun adsorbsiyon oranları

Adsorbent Adsorbent

Miktarı (g)

Adsorblanan Miktar

(mg/g)

pH Adsorbsiyon

(%)

Yumurta Kabuğu

(M4)

0.5007 Cu : 0.0433

Cd : 0.4375

Pb : 0.2414

3.87 Cu : 99.31

Cd : 99.90

Pb : 52.08

Yumurta Kabuğu

(M6)

0.5007 Cu : 0.4331

Cd : 0.4316

Pb : 18.99

3.87 Cu : 99.50

Cd : 99.93

Pb : 57.37

Yumurta Kabuğu

(M12)

0.1015 Cu : 2.1261

Cd : 2.1467

Pb : 0.8249

3.87 Cu : 99.01

Cd : 99.95

Pb : 36.13

16

Çizelge 5. Deniz kabuğunun adsorbsiyon oranları

Adsorbent Adsorbent

Miktarı (g)

Adsorblanan Miktar

(mg/g)

pH Adsorbsiyon

(%)

Deniz Kabuğu

(M7)

0.5010 Cu : 0.4282

Cd : 0.4368

Pb : 0.2688

3.87 Cu : 98.43

Cd : 99.93

Pb : 58.10

Deniz Kabuğu

(M9)

0.1009 Cu : 2.1388

Cd : 2.1733

Pb : 0.7817

3.87 Cu : 98.81

Cd : 99.95

Pb : 33.96

Deniz Kabuğu

(M10)

0.1009 Cu : 2.1295

Cd : 2.1636

Pb : 0.7288

3.87 Cu : 98.39

Cd : 99.95

Pb : 31.66

Deniz Kabuğu

(M16)

0.5010 Cu : 0.4259

Cd : 0.4369

Pb : 0.2606

3.87 Cu :97.91

Cd : 99.97

Pb : 56.33

pH değerleri

Deneyler iki farklı pH değerlerinde gerçekleĢtirilmiĢtir (3.87 ve 9.92). ICP cihazıyla yapılan

analizin sonuçlarına göre asidik ortamdaki adsorbsiyon, yumurta kabuğu ve deniz

kabuklarıyla atık sudaki kurĢun %33’ten, bakır % 98’ ten fazla bir verimle, kadmiyumun ise

neredeyse tamamı adsorblanmıĢtır. Fakat bazik ortamda çökelti oluĢtuğundan baz kontrol

numunesinin analizi ile deney numunelerinin analiz sonuçları uyum göstermemektedir. Bu

nedenle sağlıklı bir ölçüm yapılamamakla beraber atık sudan, bu ağır metallerin giderilmesi

için bazik ortamda çalıĢılmasının uygun olmadığı gözlemlendi.

Yumurta ve deniz kabuklarındaki CaCO3 içeriğinin yüksek olması asidik ortamda negatif

yüklü CO3-2

iyonunun oluĢmasına ve ağır metallerden bakır, kadmiyum ile geçiĢ metali

kompleksleri oluĢturmasına neden olur.Buna karĢın ağır metallerden kurĢun, geçiĢ metali

olmadığından bu Ģekilde güçlü kompleksler oluĢturmaz. Bu bilgilere dayanarak ortamdaki

kurĢunun bakır ve kadmiyuma oranla daha az adsorblanmasını bu Ģekilde açıklayabiliriz.

Adsorbent miktarındaki değişme

Farklı adsorbent miktarlarında çalıĢmak bakır ve kadmiyumun adsorbsiyon değerlerinde

farklılık oluĢturmamıĢtır. Fakat yaklaĢık 0.5 g adsorbentle çalıĢıldığında % 55 verimle

adsorbe olan kurĢun metalinin, 0.1 g adsorbentle çalıĢıldığında adsorbsiyon veriminin %

17

33’lere düĢtüğü görülmektedir. Buradan ulaĢılan sonuç, daha fazla adsorbentle çalıĢmak

kurĢunun adsorblanma verimini artıracaktır.

Adsorbent çeşidindeki değişme

Yumurta kabuğu ve deniz kabukları ile yapılan çalıĢmada, bu iki doğal adsorbentin

adsorbsiyon karakterinin dolayısıyla adsorbsiyon oranlarının benzer olduğu görülmüĢtür. Ġki

farklı adsorbent maddenin benzer özellik göstermesinin sebebi içeriklerinin birbirine çok

yakın olmasından kaynaklanıyor olabilir.

ÖNERĠLER

Yapılan çalıĢmada, bakır, kurĢun ve kadmiyum içerikli atık suyun bu ağır metallerden

arındırılması hedeflenmiĢtir. Alınan sonuçlara göre asidik pH ortamında yumurta kabuğu ve

deniz kabukları adsorbent olarak kullanıldığında atık su arıtımının gerçekleĢtiği görülmüĢtür.

Bunlara ek olarak 7-14 arasında daha fazla pH değerleri, farklı adsorbent miktarları

denenerek bazik ortam için de ağır metallerin atık sudan arıtımı üzerinde çalıĢılabilir. OluĢan

metal komplekslerinin çökmemesi sağlanması bu konuda önemli bir adım oluĢturabilir.

Sonuçlara göre yasal kullanım suyu ağır metal sınırlarında M4, M6, M7, M9, M10, M12,

M16 numunelerinde bakır için yeterli adsorbsiyon gerçekleĢmiĢ olup kadmiyum için sınırlara

yaklaĢılmıĢtır. Bu nedenle aynı ortamlar için farklı adsorbent miktarlarında daha çok sayıda

örnekle çalıĢılarak bu değerler kadmiyum için de uygun hale getirilerek çalıĢma

geniĢletilebilir.

Kullanılan adsorbentler atık özelliği taĢıyan doğal maddelerdir. Bu nitelikteki maddelerle

yüksek oranlarda adsorbsiyon iĢlemi gerçekleĢtirildiği göz önüne alındığında, bu çalıĢmanın

ticari boyutta değerlendirilmesi ülke ekonomisi açısından olumlu bir adım olacaktır.

18

KAYNAKLAR

1- http://tez.sdu.edu.tr/Tezler/TF01134.pdf

2-http://www.cografyaxl.com/upload_konu_anlatimlari/5487ab3c03b758541423faefbc.pdf

3- http://tr.mydearbody.com/mineraller/bakir-minerali.html

4- www.cografyaxl.com/upload_konu_anlatimlari/57829cbd.pdf

5- http://www.ito.org.tr/Dokuman/Sektor/1-44.pdf

6- http://www.agr.ege.edu.tr/zfdergi/edergiziraat/2007_cilt44/s3/101-116.pdf

7- Baker DC, James LF, Hartley WJ.et all. Toxicosis in Pigs Fed Selenium-accumulating

Astragalus Plant Species or Sodium Selenate. Am. J. Vet. Res.1989 ; 50: 1396-1399.

8- http://www.belgeler.com/blg/1dyo/dogal-kaynaklardan-elde-edilen-adsorbanlarla-sulardan-

agir-metal-giderimi-removal-of-heavy-metals-from-water-with-organic-based-natural-

adsorbents

9- http://www.sigma.yildiz.edu.tr/2005-3-10-tam.pdf

10- www.wikipedia.org/eggshell

11- linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0956053X02001599

KATKIDA BULUNANLAR

ÇalıĢtay koordinatörü: Prof. Dr. Mehmet AY’ a,

Sunuları ve çalıĢmalarıyla bizleri aydınlatan tüm hocalarımıza,

DanıĢmanlarımız:

Prof. Dr. Handan GÜLCE ve Doç. Dr. Cahit AKGÜL’e

Teknisyenler NeĢe DĠġÇĠOĞLU, Cumali YAġAR, Diğdem ERDENER, Emre SEFER ,

Memduh BĠLMEZ’e

ve tüm çalıĢtay ekibine

TEġEKKÜRLERĠMĠZĠ ARZ EDERĠZ.

19

KISA ÖZGEÇMĠġLER

Ceren ĠġERĠ

Kastamonu ilinin Ġnebolu ilçesinde 31.05.1989 tarihinde doğdu. Ġlköğretimini Ġnebolu’da

tamamladıktan sonra orta öğretimini Sinop Anadolu Öğretmen Lisesinde 2007 yılında

tamamladı. Lisans eğitimini 2007 – 2011 yılları arasında Yıldız Teknik Üniversitesi Kimya

Mühendisliği bölümünde tamamlayarak ve mezun oldu.

Gökçenur SAĞLAM

1988 yılında Bursa’nın Mudanya ilçesinde doğdu. Ġlkokulu Mudanya ġükrüçavuĢ Ġlköğretim

Okulu ve Bursa Akpınar Ġlköğretim okulunda okudu. Orta öğrenimini Bursa Cumhuriyet

Lisesinde tamamladı. 2007 yılında Dokuz Eylül Üniversitesi kimya bölümünü kazandı. ġuan

lisans eğitimine kimya bölümü 4.sınıf öğrencisi olarak sürdürmektedir.

Kerim Burak ÇAĞLAYAN

1989 yılında Ankara’nın Çankaya ilçesinde dünyaya geldi. Ġlköğretimine Ankara AfĢinbey

Ġlköğretim Okulunda baĢladı ve Aksaray Hamidiye ve Aksaray Kılıçaslan Ġlköğretim

Okulunda tamamladı. Aksaray Atatürk Lisesinde orta öğretimini tamamladıktan sonra lisans

eğitimine Atatürk Üniversitesi Kimya Eğitimi bölümünde devam etmektedir.