A review on pumice for water and wastewater treatment
11. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi | Çevre Yönetimi
3.4. Farklı MB Konsantrasyonunun Adsorpsiyon Üzerine Etkisi
Farklı MB konsantrasyonlarının Pomza ve %10 Fe/Pomza ile adsorpsiyon prosesine etkisinin araştırılması amacıyla 25, 50, 100 ve 150 mg/L MB konsantrasyonlarında yapılan çalışmalarda elde edilen MB giderim verimleri Şekil 8’de verilmiştir.
11. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi | Çevre Yönetimi
139
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ
Şekil 4. Farklı Fe/Pomza oranlarında MB giderimi değişimi (pH 4, 60 dk. adsorpsiyon süresi)
Şekil 5. %10 Fe/Pomza’nın farklı dozlarında MB konsantrasyonun zamana bağlı değişimi (pH 4)
Şekil 6. Farklı pH değerlerinde %10 Fe/Pomza ile MB konsantrasyonunun zamana bağlı değişimi
11. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi | Çevre Yönetimi
140
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ
Pomza ve %10 Fe/Pomza adsorbantlarında 105 dakikalık adsorpsiyon süresinde 100 ve 150 mg/L MB konsantrasyonlarında MB giderimi gözlenmezken, 25 ve 50 mg/L MB konsantrasyonlarında pomza ile 105 dakikalık adsorpsiyon süresi sonunda sırasıyla %62 ve %21 MB giderimi elde edilmiştir. %10 Fe/Pomza adsorbantı ile MB giderimi 1,24-1,48 kat arttığı gözlenmiştir. %10 Fe/Pomza ile 105 dakika sonunda 25 ve 50 mg/L MB konsantrasyonlarında sırasıyla %77 ve %31 MB giderimi elde edilmiştir. 25 ve 50 mg/L MB konsantrasyon değerlerinde pseudo birinci dereceden kinetik grafiği Şekil 9’da verilmiştir. Şekilde de görüldüğü gibi pomza ile 25 ve 50 mg/L MB konsantrasyonlarında k1 değeri sırasıyla 0,0156 ve 0,0045 dak.-1 olarak elde edilirken, %10 Fe/Pomza ile k1 değeri artmış ve sırasıyla 0,0227 ve 0,0064 dak.-1olarak elde edilmiştir.
3.5. Adsorpsiyon İzotermlerinin Elde Edilmesi
Elde edilen sonuçlar, Freundlich ve Langmuir izoterm modelleri ile analiz edilmiştir. Langmuir adsorpsiyon izotermi yüzeyin homojen olduğu varsayılarak adsorplanmış moleküllerin kendi aralarında etkileşmediği ve
adsorpsiyonun tek tabaka halinde gerçekleştiği kabulüne dayanır (Eren ve Acar, 2004). Langmuir izoterm denklemi aşağıda verilmiştir (Eşitlik 1)
(1)
Burada; qe birim adsorbant üzerine adsorplanan boyar madde miktarı (mg/g), Ce adsorpsiyon sonrası çözeltide kalan boyar maddenin konsantrasyonu (mg/L), qmax
adsorbantın yüzeyde tek tabaka oluşturma kapasitesi (mg/g), KL
adsorpsiyona bağlı bir sabit (L/mg)’dır.
Ce/qe’ye Ce eğrisi çizildiğinde eğimi 1/qmax ve ekstrapolasyonu 1/qmaxKL
değerini vermektedir.
Freundlich izotermi çözünen madde konsantrasyonunun sınırlı olduğu, heterojen yüzeylerdeki adsorpsiyonu açıklamaktadır (Eren ve Acar, 2004).
Freundlich izoterm denklemi aşağıda verilmiştir (Eşitlik 2)
(2)
Burada; Kf Freundlich adsorpsiyon kapasitesi sabiti, n adsorpsiyon kuvveti, qe birim adsorbent üzerine adsorplanan boyar madde miktarı (mg/g), Ce adsorpsiyon sonrası çözelti
11. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi | Çevre Yönetimi
141
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ
içerisinde kalan boyar maddenin konsantrasyonu (mg/L)’dur. Ln qe’ye ln Ce eğrisi çizildiğinde eğimi 1/n ve ekstrapolasyonu ln Kf değerini vermektedir.
Deneysel sonuçlar ile Langmiur ve Freundlich izotermlerinden elde edilen sabitler Tablo 1’de verilmiştir. Pomza ve %10 Fe/Pomza ile MB adsorpsiyonu her iki izotermler de uyumludur. Pomza tozuna demir ilavesi ile qmax değeri 1,4 kat, n değeri ise 1,8 kat artmıştır. Her iki pomzada da KL değeri 0-1 aralığında olması bu iki pomzanın adsorpsiyon için elverişli olduğunu göstermektedir.
4. SONUÇ
Yapılan çalışmada elde edilen sonuçlar neticesinde Fe/Pomza oranı %10’a
kadarki adsorpsiyon uygulamalarında Pomza ile yapılan çalışmalara göre artış gözlenmiştir. Çözelti pH değeri pomza ile yapılan çalışmalarda değişmezken Fe/Pomza ile yapılan çalışmada pH ddeğeri arttıkça MB giderimi artmış ve en yüksek MB giderimi pH 9’da elde edilmiştir. MB’nin adsorpsiyon prosesi ile gideriminde, pomzaya %10 demir katkısı k1 birinci derecen sabitini 1,42-1,46 kat arttırıken, adsorpsiyon izotermlerine göre de qmax değeri 1,4 kat ve n değeri ise 1,8 kat artmıştır.
Sonuç olarak, pomza tozuna demir ilavesinin adsorpsiyon prosesi ile MB’nin giderimini oldukça önemli derecede artırmış olup ve daha hızlı ve ekonomik adsorpsiyon prosesi için adsorbant olarak kullanımının faydalı olacağı düşünülmektedir.
Tablo 1. Pomza ve %10 Fe/Pomza ile elde edilen Langmiur ve Freundlich İzoterm sabitleri
qmax KL R2 n Kf R2
Pomza-25 0,30 0,147 0,9948 0,919 4,874 0,9951
%10 Fe/Pomza-25 0,42 0,291 0,9977 1,695 1,695 0,9924 TEŞEKKÜR
Bu çalışma NKU Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir (NKUBAP.00.17.AR.14.17).
11. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi | Çevre Yönetimi
142
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ
Şekil 7. Ham pomza ve %10 Fe/Pomza ile farklı pH değerlerinde MB giderimi
Şekil 8. Farklı MB Kontrasyonlarında %10 Fe/Pomza ile MB konsantrasyonunun zamana bağlı değişimi
Şekil 9. Farklı MB Kontrasyonlarında %10 Fe/Pomza ve Pomza ile pseudo birinci dereceden kinetikler
11. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi | Çevre Yönetimi
143
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ
KAYNAKLAR
Akbal, F. (2005) “Sorption of phenol and 4-chlorophenol onto pumice treated with cationic surfactant”, Journal of Environmental Management, 74(3), 239-244.
Cebeci, M.S., Güler, Ü.A. (2012) “Doğal ve aktifleştirilmiş anaerobik çamur kullanılarak metilen
mavi boyasının
biyosorpsiyonu: denge, kinetik ve termodinamik çalışmalar”, DEÜ Mühendislik Bilimleri Dergisi, 13(41), 13-28.
Çifçi D.İ., Meriç S. (2015) “Optimization of Suspended Photocatalytic pimuce stone for water and wastewater treatment use”
253-Gode, F., Moral, E. (2008) “Column 258.
study on the adsorption of Cr(III) and Cr(VI) Amrane, A., Rafatullah, M., Hawari, A., Al-Ghouti, M.A.
(2014) “Uptake of Reactive Black 5 by pumice and walnut activated carbon: Chemistry
Kaykioglu, G., Gunes, E. (2015)
“Kinetic and equilibrium study of methylene blue adsorption using H2SO4- activated rice husk ash”, Desalination and Water Treatment, 2015, 1-13.
Kitis, M., Kaplan, S.S., Karakaya, E., Yigit, N.O., Civelekoglu, G.
(2007) “Adsorption of natural organic matter from waters by iron coated pumice”, Chemosphere, 66, 130–138.
Liu, T., Li, Y., Du, Q., Sun, J., Jiao, Y., Yang, G., Wang Z., Xia Y., Zhang W., Wang K., Zhu H., Wu D. (2012) “Adsorption of methylene blue from silane” Colloids and Surfaces A: Physicochemical and
11. Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi | Çevre Yönetimi
144
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ
Engineering Aspects, 212(2-3), 219-226.
Panuccio, M.R., Sorgonà, A., Rizzo, M., Cacco, G. (2009) “Cadmium onto jute fiber carbon: kinetics and equilibrium studies”, Journal of Colloid and Interface Science, 284(1), 78–
Sepehr, M.N., Zarrabi, M., Kazemian, 82.
H., Amrane, A., Yaghmaian, K., Ghaffari, H.R. (2013a)
“Removal of hardness agents, calcium and magnesium, by natural and alkaline modied pumice stones in single and binary systems”, Applied Surface Science, 274, 295-Sepehr, M.N., Sivasankar, V., Zarrabi,305.
M., Kumar, M.S. (2013b)
Sepehr, M.N., Amrane, A., Karimaian, K.A., Zarrabi, M., Ghaffari, and kinetic study”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 45, 635–
647.
Yang K., Peng H., Wen Y., Li N. (2010)
"Re-examination of characteristic ftır spectrum of
secondary layer in bilayer oleic acid-coated Fe3O4
nanoparticles” Applied
1