İŞLEM GÖRMEMİŞ Ca-BENTONİT ÜZERİNE ÇİNKO ADSORPSİYONUNUN REAKSİYON KOŞULLARININ BELİRLENMESİ

Öz

Artan çevre kirliliği nedeniyle doğal adsorbantlar  önemli ve tercih edilen materyaller sınıfında yer almaktadır. Çinko, öncelikli kirleticiler listesinde yer alan toksik ağır metaldir. Bu çalışmada doğal bir kil minerali olan Kütahya yöresi kalsiyum bentoniti (Ca-bentonit) kullanılarak çinkonun sulu çözeltilerden uzaklaştırılması çalışılmıştır. Ca-Bentonit, X-ray difraksiyonu (XRD), X-ray floresans (XRF),  partikül boyutu dağılımı analizi, spesifik yüzey alanı (BET) ve katyon değiştirme kapasitesi(KDK) yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Adsorpsiyon prosesi üzerinde etkili olan; pH, başlangıç metal iyon konsantrasyonu, adsorbant miktarı, reaksiyon zamanı gibi faktörler kesikli çalışma prosesinde incelenmiştir. Sonuçlar düşük pH değerlerinde bentonitin adsorpsiyon davranışını yöneten mekanizmanın kristal yapının çözünmesi ve metal iyonlarının H⁺ ile rekabeti yönünde olduğunu göstermektedir. Adsorpsiyon üzerinde en etkin parametrenin pH olduğu belirlenmiştir.

   Deneysel veriler Langmuir ve Freundlich izotermleri uygulanarak adsorpsiyon davranışı tanımlanmıştır. Deneysel sonuçların Langmuir ve Freundlih izotermlerinin her ikisine birden uyduğu ancak çinkonun adsorplanma davranışının Langmuir izotermi ile daha iyi uyumlu olduğu yönündedir. Bentonitin sulu çözeltilerden Zn(II)  uzaklaştırılmasında etkili bir adsorbant olduğu sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Adsorpsiyon,bentonit,ağır metal giderimi,adsorpsiyon izotermleri,çinko

DETERMINATION OF REACTION CONDITIONS OF THE ZINC ADSORPTION ONTO RAW Ca-BENTONITE

Abstract

Natural adsorbents has become more important and such a considering position that is because of increasing pollution of environment. Zinc, which is listed as prior contaminant by many agencies, is a toxic heavy metal. In this study, zinc adsorption performance of raw Ca-Bentonite obtained from Kütahya region of Turkey was investigated using batch adsorption method. X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), particle size distribution analysis, specific surface area (BET) and Cation Exchange Capacity (CEC) characterized Ca-bentonite. In batch experiments, all factors that affected adsorption process such as pH, initial metal ion concentration, adsorbent doses, and contact time were optimized. The most effective parameter on adsorption was determined as pH. The adsorption behavior of bentonites at low pH values is determined as dissolution of crystal structure and competition of the metal ions with the H⁺. In conclusion, raw Ca-bentonite is adsorbed successfully under the optimized reaction conditions, and adsorption behavior of Zn(II) is well-fitted by the Langmuir isotherm.

Keywords

• Adsorption,bentonite,heavy metal removal,adsorption isotherms,Zinc

References

1. [1] GÜLER, Ç., ÇOBANOĞLU, Z., Water Pollution, Environmental Health Basic Resources Series, No:12, T.C Ministry of Health Public – Healt Project Coordinator, Ankara, 1994.
2. [2] BANAT, F., Al-ASHEH, S., Al-ROUSAN, D., “Beneficial Reuse Of Chicken Feathers In Removal of Heavy Metals From Wastewater”, Journal of Hazardous Materials, 147, 792-799,2003.
3. [3] YILMAZER, P., Removal of Heavy Metals from Aqueous Media by Using Microorganisms, Post-Graduate Thesis, Science Institue of Gazi University, Department of Chemical Engineering, Ankara, 2006.
4. [4] UĞUR, A., Removal of Some Heavy Metals’ Pollution by Using Grain Including Natural Materials, Doctoral Thesis, Institute of Yıldız Technical University, Istanbul, 2008.
5. [5] GÜNDOĞDU, S., Bazı Ağır Metallerin (Çinko, Mangan), Doğal ve Aktive Edilmiş Farklı Kil Mineralleri (Kütahya bentonit, kaolin) Üzerindeki Adsorpsiyon Denge Çalışmaları, Post-Graduate Thesis, Science Institute of Yüzüncü Yıl University, Van, 2006.
6. [6] İPEKOĞLU, B., KURŞUN, İ., BİLGE, Y., BARUT, A., “A General Perspective to The Potential Bentonite in Turkey”, 2. Industrial Raw Materials Symposium, 16-17 October 1997, Izmir, Turkey, 1997.
7. [7] MALAYOĞLU; U., AKAR, A., “Examination of Criterias for Classification and Determining the Usage Areas of Clays”, Industrial Raw Materials Symposium, 125 -142, 21 - 22 April, Izmir, Turkey, 1995.
8. [8] KUL, A.R., Examining the Adsorption of Some Organic Materials In Solution On Commercial Active Carbon, Doctoral Thesis, Science Institute of Yüzüncü Yıl University, Van1999.

9. [9] KUNCORO P.E., ISNADINA D.R.M., ISNADINA H., FAUZIAH O.R., KUSUMA H.S.,“Characterization, kinetic, and isotherm data for adsorption of Pb2þ from aqueous solution by adsorbent from mixture of bagasse-bentonite. Data in Brief, 16, 622–629, 2018
10. [10] PANDEY S., “A comprehensive review on recent developments in bentonite-based materials used as adsorbents for wastewater treatment”, Journal of Molecular Liquids, 241, 1091–1113, 2017.
11. [11] ABU-EISHAHA S I., “Removal of Zn, Cd, and Pb Ions from water by Sarooj clay”, Applied Clay Science, 42 201–205, 2008.
12. [12] LALHMUNSIAMA, R. R. P., BAJAJ, H. C., LEE, S., “Activated bentonite as a low-cost adsorbent for the removal of Cu(II) and Pb(II) from aqueous solutions: Batch and column studies”, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 34, 213–223, 2016.
13. [13] MENDIOROZ, S., PAJARES, J.A., BENITO,I., PESQUEA, C., GONZALEZ, F., BLANCO, C.,“Texture Evolution of Montmorillonite under Progressive Acid Treatment: Change from H3 to H2 Type of Hysteresis”, Langmuir, 3, 676-681, 1987
14. [14] MELLAH, A., CHEGROUCHE, S., “The removal of Zinc from aqueous solutions by natural bentonite”, Water Resour, 31, 3, 621–629, 1997
15. [15] PARK, M. CHOI, C.L., SEO, Y.J., YEO, S.K., CHOI, J., KOMAMENI, S., LEE, J.H., “ Reactions of Cu2+ and Pb2+ with Mg/Al layered double hydroxide”, Appl. Clay Sci., 37, 143–148, 2007.
16. [16] CHU, K.H. HASHIM, M. A., “Adsorption and desorption characteristics of zinc on ash particles derived from oil palm waste”, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 77, 685-693,2002
17. [17] RAMOS, R. L., JACOME, L.A. B., BARRON, J.M., RUBIO, L. F., CORONADO R.M.G., “Adsorption of zinc(II) from an aqueous solution onto activated carbon”, J. Hazard. Mater. B., 90, 27-38, 2002.
18. [18] DA˛BROWSKI, A., “Adsorption from theory to practice”, Advances in Colloid and Interface Science., 93, 135-224, 2001