Sulu Çözeltilerden Civa(II) İyonlarının Adsorpsiyonunda Hidroklorik Asit İle Modifiye Edilmiş Kilin Kullanılması

Year 2023, Volume: 13 Issue: 2, 1 - 12, 31.12.2023

Yalçın Altunkaynak Mutlu Canpolat

https://doi.org/10.55024/buyasambid.1339566

Abstract

Doğal bollukları ve işleme gereksinimlerinin azlığıyla killer, çeşitli ağır metaller için ekonomik adsorbanlar olarak potansiyel taşırlar. Bu araştırmada, hidroklorik asit (HCl) ile modifiye edilmiş kilin, sulu çözeltilerden cıva(II) (Hg2+) iyonlarını adsorplama yeteneği incelenmiştir. Adsorpsiyon kapasitesine etki eden parametreleri belirlemek için başlangıç metal iyon konsantrasyonu, temas süresi ve sıcaklık etkileri araştırılmıştır. Çalışmada, doğal kil için uygun başlangıç konsantrasyonun 400 mg/L, temas süresini ise 50 dakika olarak belirlenmiştir. Modifiye edilmiş kil için ise 400 mg/L başlangıç konsantrasyonu ve 60 dakika temas süresi en iyi sonuçları vermiştir. İzoterm verileri analizi, Langmuir izoterm modelinin Hg2+ iyonları adsorpsiyonunda her iki materyal için en iyi uyumu gösterdiğini göstermiştir. 298 K, 308 K ve 318 K'de doğal kil ile Hg2+ iyonları adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla 4.56, 5.01 ve 5.08 mg/g olarak bulunmuştur. Modifiye edilmiş kilin ise aynı sıcaklıklarda 11.12, 11.37 ve 12.30 mg/g adsorpsiyon kapasitesine sahip olduğu hesaplanmıştır. Ayrıca, kinetik analizi, Hg2+ iyonları adsorpsiyonunda her iki materyal için de en iyi uyan denklemin sözde ikinci derece kinetik model olduğu belirlenmiştir. Adsorpsiyon deneyleri, doğal kil ile modifiye edilmiş kilde Hg2+ metal iyonlarının adsorpsiyon mekanizmalarını incelemiş ve sonuçlar, modifiye edilmiş kilin metal iyonları için adsorpsiyon kapasitesinin ham kilinkinden daha yüksek olduğunu göstermiştir.

Keywords

Modifiye Kil, Adsorpsiyon, Civa, İzoterm, Kinetik

Use of Hydrochloric Acid Modified Clay for Adsorption of Mercury(II) Ions from Aqueous Solutions

Abstract

With their natural abundance and minimal processing requirements, clays hold the potential to serve as economical adsorbents for various heavy metals. In this research, the adsorption capacity of hydrochloric acid (HCl) modified clay to adsorb mercury(II) (Hg2+) ions from aqueous solutions was investigated. The parameters affecting the adsorption capacity were determined by studying the initial metal ion concentration, contact time, and temperature effects. For natural clay, an optimal initial concentration of 400 mg/L and a contact time of 50 minutes were identified. Meanwhile, modified clay showed best results with an initial concentration of 400 mg/L and a contact time of 60 minutes for Hg2+ ions. The analysis of isotherm data revealed that the Langmuir isotherm model exhibited the best fit for both materials in Hg2+ ion adsorption. At temperatures of 298 K, 308 K, and 318 K, the adsorption capacity for natural clay and Hg2+ ions were found to be 4.56, 5.01, and 5.08 mg/g, respectively. Meanwhile, the modified clay displayed adsorption capacities of 11.12, 11.37, and 12.30 mg/g for Hg2+ ions at the same temperatures. Additionally, the kinetic analysis determined that the pseudo-second-order kinetic model was the best fit for both materials in Hg2+ ion adsorption. The adsorption experiments investigated the adsorption mechanisms of Hg2+ metal ions on both natural clay and modified clay, with results indicating that the modified clay had a higher adsorption capacity for metal ions compared to the raw clay.

Keywords

Modified Clay, Adsorption, Mercury, Isotherm

References

• Abdullahı, A., Ighalo, J., Ajala, O., & Ayika, S. (2020). Physicochemical analysis and heavy metals remediation of pharmaceutical industry effluent using bentonite clay modified by H2SO4 and HCl. Journal of the Turkish Chemical Society Section A: Chemistry, 7(3), 727-744.
• Altunkaynak, Y., Canpolat, M., & Yavuz, Ö. (2022). Adsorption of cobalt (II) ions from aqueous solution using orange peel waste: equilibrium, kinetic and thermodynamic studies. Journal of the Iranian Chemical Society, 19(6), 2437-2448.
• Altunkaynak, Y., Canpolat, M., & Yavuz, Ö. (2023). Sulu Çözeltilerden Pb2+ İyonlarının Uzaklaştırılmasında Atık Portakal Kabuklarının Kullanılması: Kinetik ve Termodinamik Çalışmalar. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 11(2), 1105-1120.
• Ashouri, V., Adib, K., & Nasrabadi, M. R. (2021). A new strategy for the adsorption and removal of fenitrothion from real samples by active-extruded MOF (AE-MOF UiO-66) as an adsorbent. New Journal of Chemistry, 45(11), 5029-5039.
• Canpolat, M., Altunkaynak, Y., & Yavuz, Ö. (2022). Bakır (II) İyonlarının Sulu Çözeltilerden Atık Portakal Kabuğu İle Uzaklaştırılması: Denge, Kinetik Ve Termodinamik Çalışmalar. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22(3), 498-507.
• Ghanimati, M., Jabbari, M., Farajtabar, A., & Nabavi-Amri, S. A. (2017). Adsorption kinetics and isotherms of bioactive antioxidant quercetin onto amino-functionalized silica nanoparticles in aqueous ethanol solutions. New Journal of Chemistry, 41(16), 8451-8458.
• Oh, W. D., Lee, M. G. H., Udayanga, W. C., Veksha, A., Bao, Y., Giannis, A., ... & Lisak, G. (2019). Insights into the single and binary adsorption of copper (II) and nickel (II) on hexagonal boron nitride: performance and mechanistic studies. Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(1), 102872.
• Rahdar, A., Rahdar, S., Ahmadi, S., & Fu, J. (2019). Adsorption of ciprofloxacin from aqueous environment by using synthesized nanoceria. Ecological Chemistry and Engineering S, 26(2), 299-311.
• Rahman, M. A., Rahman, M. S., Uddin, M. J., Mamum-Or-Rashid, A. N. M., Pang, M. G., & Rhim, H. (2020). Emerging risk of environmental factors: insight mechanisms of Alzheimer’s diseases. Environmental Science and Pollution Research, 27, 44659-44672.
• Renu, K., Chakraborty, R., Myakala, H., Koti, R., Famurewa, A. C., Madhyastha, H., ... & Gopalakrishnan, A. V. (2021). Molecular mechanism of heavy metals (Lead, Chromium, Arsenic, Mercury, Nickel and Cadmium)-induced hepatotoxicity–A review. Chemosphere, 271, 129735.
• Savastru, E., Bulgariu, D., Zamfir, C. I., & Bulgariu, L. (2022). Application of Saccharomyces cerevisiae in the biosorption of Co (II), Zn (II) and Cu (II) ions from aqueous media. Water, 14(6), 976.
• Singh, J., Basu, S., & Bhunia, H. (2019). CO2 capture by modified porous carbon adsorbents: Effect of various activating agents. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 102, 438-447.
• Wang, X., Zhang, C., Wang, C., Zhu, Y., & Cui, Y. (2021). Probabilistic-fuzzy risk assessment and source analysis of heavy metals in soil considering uncertainty: A case study of Jinling Reservoir in China. Ecotoxicology and Environmental Safety, 222, 112537.