Kimyasal Yöntemlerle Atık Sulardan Ağır Metal Giderimi

Yıl 2022, Cilt: 3 Sayı: 1, 1 - 13, 18.05.2022

Berat Çınar Acar Mehmet Bahadır Acar

Öz

Sanayi ve insan faaliyetlerinin gelişimiyle birlikte çevreye kontrolsüzce salınan ağır metallerin atık sularda varlığının gözlenmesi giderek artmaktadır. Bu nedenle ağır metal içeren atık sular tüm canlılar için önemli tehlike kaynağı olarak görülmektedir. Ağır metal birikimi ciddi çevre sorunlarına neden olmanın yanı sıra gıda güvenliği, insan sağlığı ve ekosistem için önemli ölçüde tehdit oluşturan unsurlardan biri hâline gelmektedir. Su ve besinler yoluyla vücuda alınan ağır metaller, canlılarda birikime uğrayarak tüm yaşam aktivitelerine zarar verebilme ve değiştirebilme potansiyeline sahiptir. Ağır metaller biyolojik olarak parçalanamadıklarından ve toksik ve/veya kanserojen özellikte olduklarından dolayı izin verilen limit değerlerin üzerindeki derişimlerde bulunması, ekosistem için kritik sağılık sorunlarına neden olmaktadır. Bu kirleticilerin toksik etkileri hem metalin özelliğine, hem de alınan doz ve maruz kalma şekline göre farklılık göstermektedir. Havaya salınan ağır metallerin, ya havadan aerosol, toz halinde solunmasıyla ya da bitkiler ve besin zinciri yoluyla canlılara aktarılmasıyla kontaminasyon gerçekleşmektedir. Endüstriyel atık suların içme sularına karışması da en tehlikeli bulaşma yollarından birisidir. Endüstriyel, tarımsal ya da evsel atıkların bilinçsizce ve kontrolsüzce çevreye salınması sonucu hava, su ve toprak kaynaklarında gözlenen kirliliğin giderilmesi için çeşitli kimyasal yöntemler uygulanmaktadır. Kimyasal çöktürme, iyon değişimi, membran ayırımı, adsorpsiyon, filtrasyon en yaygın kullanılan yöntemler arasındadır.

Anahtar Kelimeler

Ağır metal, Atık Su, Kimyasal Giderim Yöntemleri, Toksisite

Kaynakça

• [1] Basaleh, A.A., Al-Malack, M.H., Saleh, T.A. (2019). Methylene Blue removal using polyamide-vermiculite nanocomposites: Kinetics, equilibrium and thermodynamic study. Journal of Environmental Chemical Engineering, 1, 103-107.
• [2] Dissanayake G.A., Poh, L.S., Ng, W.J. (2019). Statistical optimization of glyphosate adsorption by biochar and activated carbon with response surface methodology. Chemosphere, 227, 533–540.
• [3] Kumar, S., Ahluwalia, A.S., Charaya, M.U. (2019). Adsorption of Orange-G dye by the dried powdered biomass of Chlorella vulgaris Beijerinck. Current Scıence, 11, 8-15.
• [4] Maria, J.P., Nagarajan, V., Chandiramouli, R. (2020). Benzyl Chloride and Chlorobenzene Adsorption Studies on Bismuthene Nanosheet: A DFT Study. Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, 1, 1888–1897.
• [5] Benjelloun, M., Miyah, Y., Akdemir Evrendilek, G., Zerrouq, F., Lairini, S. (2021). Recent Advances in Adsorption Kinetic Models: Their Application to Dye Types Review Article. Arabian Journal of Chemistry, 14 (4), 104-111.
• [6] Abalı, Y., Öztekin, B., Çanlı, M., Şirin, K. (2014). Deri Sanayi Atık Sularından Krom (VI) İyonunun Adsorbsiyonu, Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 1, 11-24.
• [7] Ganugapentaa, S., Nadimikeria, J., Chinnapolla, S. R. R. B., Lakshmanna Ballaria, L., Madigaa, R., Nirmala, K. and Tella, L. P. (2018). Assessment of heavy metal pollution from the sediment of Tupilipalem Coast, southeast coast of India. International Journal of Sediment Research, 1, 1-31.
• [8] Inoue, K.I. (2013). Heavy Metal Toxicity. Journal of Clinical Toxicology, 3, 1-2.
• [9] Barakat, M.A. (2011). New trends in removing heavy metals from industrial wastewater. Arabian Journal of Chemistry. 4(4), 361-377.
• [10] Rizvi, A., Zaidi, A., Ameen, F., Ahmed, B., AlKahtanic, M.D.F., Khana, M.S. (2020). Heavy metal induced stress on wheat: phytotoxicity and microbiological management. The Royal Society of Chemistry. 10, 38379–38403.
• [11] Tchounwou, P. B., Yedjou, C. G., Patlolla, A. K. and Sutton, D. J. (2012). Heavy Metals Toxicity and the Environment. National Institute of Health. Molecular, Clinical and Environmental Toxicology, 133, 16399-16414.
• [12] Vigneri, R., Malandrino, P., Gianì, F., Russo, M., Vigneri, P. (2017). Heavy metals in the volcanic environment and thyroid cancer. Molecular and Cellular Endocrinology, 457, 73-80.
• [13] Demir, F. (2021). Ağır Metal Toksisitesinin Kanser ile İlişkisi. Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, 10(1), 21-29.
• [14] Qasem, N.A.A., Mohammed, R.H., Lawal, D.U. (2021). Removal of heavy metal ions from wastewater: a comprehensive and critical review. Npj Clean Water, (4), 36-41.
• [15] Volarić, A., Svirčev, Z., Tamindžija, D., Radnović, D. (2021). Microbial bioremediation of heavy metals. Hemijska Industrija, 75(2), 103-115.
• [16] Pawar R.R., Bajaj H.C., Lee, S.M. (2016). Activated bentonite as a low-cost adsorbent for the removal of cu (II) and Pb (II) from aqueous solutions: batch and column studies. J Ind Eng Chem., 34, 213–223.
• [17] Ahmadi, A., Foroutan, R., Esmaeili, H., Tamjidi, S. (2020). The role of bentonite clay and bentonite clay at MnFe2O4 composite and their physico-chemical properties on the removal of Cr(III) and Cr(VI) from aqueous media. Environmental Science and Pollution Research, 27, 14044-14057.
• [18] Tayang, A., Songachan, L.S. (2021). Microbial bioremediation of heavy metals. Current Science, 120(6), 1013-1025.
• [19] Lim, J.T., Tan, Y.Q., Valeri, L., Lee, J., Geok, P.P., Chia S.E., Ong, C.N., Seow, W.J. (2019). Association between serum heavy metals and prostate cancer risk – A multiple metal analysis. Environment International, 132, 105-109.
• [20] WHO (2011). Guidelines for Drinking-water Quality, fourth ed., World Health Organization (WHO).
• [21] Shrestha, R., Ban, S., Devkota, S., Sharma, S., Joshi, R., Tiwari, A.P., Kim, H.Y., Joshi, M.K. (2021). Technological trends in heavy metals removal from industrial wastewater: A review. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(4), 105688-105697.
• [22] Samiey, B., Cheng, C.H. and Wu, J. (2014). Organic-Inorganic Hybrid Polymers as Adsorbents for Removal of Heavy Metal Ions from Solutions. Materials, 7(2), 673- 726.
• [23] Özbolat, G., Tuli, A. (2016). Ağır metal toksisitesinin insan sağlığına etkileri. Arşiv Kaynak Tarama Dergisi. 25(4), 502-521.
• [24] Kinuthia, G.K., Ngure, V., Beti, D., Lugalia, R., Wangila, A., Kamau, L. (2020). Levels of heavy metals in wastewater and soil samples from open drainage channels in Nairobi, Kenya: Community health implication. Sci. Rep., 10(1), 1-13.
• [25] Balmain, A., Harris, C.C. (2000). Carcinogenesis in mouse and human cells: parallels and paradoxes. Carcinogenesis, 21, 371-377.
• [26] Hughes, M.F. (2006). Biomarkers of exposure: a case study with inorganic arsenic. Environ. Health Perspect, 114, 1790-1796.
• [27] Raj, A., Yadav, A., Rawat, A.P., Singh, A.K., Kumar, S., Pandey, A.K., Sirohi, R., Pandey, A. (2021). Kinetic and thermodynamic investigations of sewage sludge biochar in removal of Remazol Brilliant Blue R dye from aqueous solution and evaluation of residual dyes cytotoxicity. Environmental Technology&Innovation, 23, 101556.
• [28] Farnane, M., Makruhia, A., Khnifira, M., Barour, M., Elmubarki, R., Qourzal, S., Tounsadi, H., Barka, N. (2021). Zinc chloride activation of carob shells for heavy metals removal from water: statistical optimisation, characterisation and isotherm modelling. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 1, 1-14.
• [29] Qin, H., Hu, T., Zhai, Y., Lu, N., Aliyeva, J. (2021). The improved methods of heavy metals removal by biosorbents: A review. Environmental Pollution, 258, 113777. [30] Hamutoğlu, R., Dinçsoy, A. B., Cansaran-Duman, D. ve Aras, S. (2012). Biyosorpsiyon, adsorpsiyon ve fitoremediasyon yöntemleri ve uygulamaları. Türk Hijyen Deneysel Biyoloji Dergisi, 69(4), 235-253.
• [31] Tseng, C.H., Lei, C., Ying-Chu Chen, Y.C. (2018). Evaluating the health costs of oral hexavalent chromium exposure from water pollution: A case study in Taiwan. Journal of Cleaner Production, 172, 819-826.
• [32] BrbootI, M.M., AbiD, B.A., Al-ShuwaikI, N.M. (2011). Removal of heavy metals using chemicals precipitation, Eng. Technol. J., 29, 595–612.
• [33] Meunier, N., Drogui, P., Montan´e, C., Hausler, R., Blais, J.F., Mercier, G. (2006). Heavy metals removal from acidic and saline soil leachate using either electrochemical coagulation or chemical precipitation, J. Environ. Eng., 132, 545–554.
• [34] Özyonar, F., Karagözoğlu, B. (2012). Elektrokoagülasyon Prosesi ile Tekstil Sanayi Atıksuyunun Arıtımı. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 28(1), 29–37.
• [35] Abdel-Raouf, M., Abdul-Raheim, A. (2017). Removal of heavy metals from industrial waste water by biomass-based materials: A review, J. Pollut. Eff. Control, 5, 1-13.
• [36] Doğu, İ., Yalçın, M., İleri, B., Ayyıldız, Ö. (2017). Deri Atıksuyunun Sono-Elektrokimyasal Arıtımı. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 3(1), 1-23.
• [37] İnce, M., Kaplan-İnce, O. (2019). Heavy Metal Removal Techniques Using Response Surface Methodology: Water/Wastewater Treatment. Toxicity of Nanomaterials, 1, 1-15.
• [38] Gupta, V.K., Ali, I., Saleh, T.A., Nayaka, A., Agarwal, S. (2012). Chemical treatment technologies for waste-water recycling-an overview. The Royal Society of Chemistry, 2, 6380-6388.
• [39] Altaş, Y., Tel, H. (2007). Nükleer Atık Yönetiminde İyon Değişim Prosesleri Ders Notları. Ege Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü, İzmir, 71.
• [40] Soylu, M. ve Gökkuş, Ö. (2017). Türkiye'deki Doğal Zeolitler ve İyon Değişimi Uygulamaları. Ömer Halis Demir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(1), 11-20.
• [41] Baysal, A., Ozbek, N., Akman, S. (2013). Determination of trace metals in waste water and their removal processes. Waste Water-Treatment Technologies and Recent Analytical Developments, 1, 145-171.
• [42] Salt, Y., Dinçer, S. (2006). An Option For Special Separation Operations: Membrane Processes. Journal of Engineering and Natural Sciences, 4, 1-23.
• [43] Yıldız, S., Namal, O.Ö., Çekim, M. (2013). Atık Su Arıtma Teknolojilerindeki Tarihsel Gelişimler. Selçuk Üniversitesi Mühendislik Bilim ve Teknoloji Dergisi, 1(1), 59-65.
• [44] Demir, E., Yalçın, H. (2014). Adsorbentler: Sınıflandırma, Özellikler, Kullanım ve Öngörüler. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 7(2), 70-79.
• [45] Uddin, M.K. (2017). A review on the adsorption of heavy metals by clay minerals, with special focus on the past decade. Chemical Engineering Journal, 308, 438-462.
• [46] Vo, T.S., Hossain, M.M., Jeong, H.M., Kim, K. (2020). Heavy metal removal applications using adsorptive membranes. Nano Convergence, 7, 36-41.
• [47] Bilgin, Ö., Koç, E. (2013). Doğal Zeolitlerin Çevre Kirliliği Kontrolünde Kullanımı. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 6(1), 169-174.
• [48] Kammerer, J., Carle, R., Kammerer, D.R. (2011). Adsorption and Ion Exchange: Basic Principles and Their Application in Food Processing. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59, 2-42. [49] Tao, J., Rappe, A.M. (2014). Physical adsorption: theory of van der Waals interactions between particles and clean surfaces. Physical Review Letters, 112, 101-106.
• [50] Sarıkaya, Y. (2007). Fizikokimya (8. Baskı). Ankara: Gazi Kitapevi, 633-634.
• [51] Taşyürek, M. (2016). Sıvı-Sıvı Ara yüzey Adsorbsiyonu ve Kompleks Oluşumunun Gerekliliği ve Yeterliliği Üzerine Tarama-İnceleme. Selçuk-Teknik Dergisi, 15(2), 96-112.