Bakır ve Kadmiyumun Perlit ile Adsorpsiyonu ve Adsorpsiyon Özelliklerinin Karşılaştırılması

Abstract

Bu çalışmada adsorpsiyon metodu ile sulu ortamdan Cu (II) ve Cd (II) iyonlarının giderimi için perlitin etkinliği incelenmiştir. Perlit adsorbenti kullanılarak sulu çözeltilerden Cu (II) ve Cd (II) iyonlarının adsorpsiyonunu etkileyen başlangıç derişimi, başlangıç pH’ı, adsorbent miktarı ve temas süresi gibi parametreler incelenmiştir. Bakır iyonlarının başlangıç derişimi, başlangıç pH değeri, adsorbent miktarı, temas süresi sırasıyla 3.2 ppm, doğal pH 6.49, 2 g, 180 dakika adsorpsiyon süresince bakır iyonlarının %94’ü adsorplanırken, kadmiyum iyonlarının başlangıç derişimi, başlangıç pH değeri, adsorbent miktarı, temas süresi sırasıyla 5.6 ppm, doğal pH 5.25, 2 g, 180 dakika iken %77’si adsorplanmıştır. Adsorpsiyon verilerinin bakır iyonları için Langmuir izotermine ve kadmiyum iyonları için de Freundlich izotermine uyduğu, bakır ve kadmiyum iyonlarının kinetik verilerinin yalancı ikinci derece modele uyduğu belirlenmiştir. Adsorpsiyonun termodinamik parametrelerini içeren, Gibbs serbest enerji değişimi (ΔG°), entalpi (ΔH°) ve entropi (ΔS°) değerleri 20oC’de bakır için sırasıyla 3.1 kJ mol-1, -55.52 kJ mol-1, -0.2 kJ mol-1 K-1 ve kadmiyum için sırasıyla 7.14 kJ mol-1, -28.02 kJ mol-1, -0.12 kJ mol-1 K-1 olarak hesaplanmıştır. Sonuçlar perlit üzerine bu metal iyonlarının adsorpsiyonu 20-50°C arasında ekzotermik olduğunu ve uygulanabilir olduğunu göstermiştir.

Keywords

• adsorbsiyon
• perlit
• Cu (II)

Adsorption of Copper and Cadmium with Perlite and Comparison of Adsorption Properties

Abstract

this study, the effectiveness of perlite for the removal of Cu (II) and Cd (II) ions from aqueous medium was investigated by adsorption method. Using perlite adsorbent, parameters such as initial concentration, initial pH, adsorbent dosage and contact time affecting Cu (II) and Cd (II) ions adsorption from aqueous solutions were investigated. Initial concentration of copper (II) ions, initial pH value, adsorbent amount, contact time respectively 3.2 ppm, natural pH 6.49, 2 g, during the 180 minutes adsorption 94% of copper ions adsorbed, the initial concentration of cadmium (II) ions solution, initial pH, adsorbent amount, contact time 5.6 (ppm), natural pH 5.25, 2 g, 180 minutes, respectively, 77% adsorbed. It was determined that the adsorption data fit the Langmuir isotherm for copper ions and Freundlich isotherm for cadmium ions, and the kinetic data of copper and cadmium ions fit the false second order model. Including the thermodynamic parameters of adsorption, Gibbs free energy change (ΔG°), enthalpy (ΔH°) and entropy (ΔS°) values calculated at 20oC are for copper 3.1 kJ mol-1, -55.52 kJ mol-1, -0.2 kJ mol-1 K-1 , respectively and for cadmium, 7.14 kJ mol-1, -28.02 kJ mol-1, -0.12 kJ mol-1 K-1, respectively. The results showed that the adsorption of these metal ions on the perlite is exothermic and feasible at 20-50°C.

Keywords

• Adsorption,
• Cu (II)
• perlite

References

1. Alkan, M., Doğan, M., 1998. Surface titrations of perlite suspensions. Journal of Colloid and Interfacce Science, 207: 90-96.
2. Atasoy A.D, Karabulut Y. B., 2019. Ağır metallerin çeşitli gözenekli malzemeler üzerinde adsorpsiyonu. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 23: 427-432.
3. Doğan, M., Alkan, M., Onganer, Y., 1999. Adsorption of methylene blue from aqueous solutions onto perlite. Water Air and soil pollution. 120 (3): 229-248.
4. Doğan, M., 2001. Sulu ortamda perlit’in yüzey yükünün ve adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi. Doktora Tezi. B.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir.
5. Edebali, S.,2015. Alternative composite nanosorbents based on turkish perlite for the removal of Cr(VI) from aqueous solutions. Hindawi Publishing Corporation Journal of Nanomaterials.
6. Elmas, A., 2014. Çinkonun perlit ve kitosan modifiye perlit ile adsorpsiyonu ve adsorpsiyon özelliklerinin karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
7. Gökmen, F.Ö., 2016. SiO2 içeren nanokompozit hidrojellerin hazırlanması, karakterizasyonu ve çeşitli uygulamalarda kullanılması. Yüksek Lisans Tezi. Hacettepe Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
8. Ismail, A.I.M., El-Shafey, O.I., Amr, M.H.A., El-Maghraby, M.S., 2014. Pumice Characteristics and Their Utilization on the synthesis of Mesoporous Minerals and on the Removal of Heavy Metals. International Scholarly Research Notices, 1-9

9. Karapınar, N., Donat, R., 2009. Adsorption behaviour of Cu2+ and Cd2+ onto natural bentonite. Desalination. 249:123-129.
10. Pichor, W., Janiec, A., 2009. Thermal stability of expanded perlite modified by mullite. Ceramics International, 35:527-530.
11. Tosun E, TANAYDIN MK, Özdemir Turhan GD, Demirkıran N., 2016. Sulu çözeltilerden lewatit S-108 katyon değişim reçinesiyle bakır iyonlarının adsorpsiyonu. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 3(5): 77-87.
12. Vijayakumar, G., Tamılarasan, R., Dharmendirakumar, M., 2012. Adsorption, Kinetic, Equilibrium and Thermodynamic studies on the removal of basic dye Rhodamine- B from aqueous solutions by the use of natural adsorbent perlite. Journal of Materials and Environmental Science, 3(1):157-170.
13. Wang LH, Lin C, Wu FC.,2010. Kinetic study of adsorption of copper (II) ion from solution using rice hull ash. Journal of Taiwan Institute Chemical Engineers, 41: 599-605.
14. Zujovic, Z., Wheelwright, W.V.K., Kilmartin, P.A., Hanna, J.V., Cooney, R.P., 2018. Structural investigations of perlite and expanded perlite using 1H, 27Al and 29Si solid-state NMR. Ceramics International, 44: 2952-2958.