Nanomalzeme ile oluşturulan kompozit alginat boncukları ile ağır metal giderimi

Abstract

Su kirliliği, nüfus artışı ve kentleşmeyle birlikte önemli bir çevre sorunudur. Ağır metaller ise su kaynaklarındaki ilgi çeken kirleticilerden biridir. Bu metaller toksik ve kanserojen olup besin zincirinde birikerek canlıları etkilemektedir. Bu sebeplerden ağır metallerin arıtılması bir gerekliliktir. Arıtım yöntemlerinden biri olan adsorpsiyon, ağır metal gideriminde ucuz, uygulaması kolay ve etkin bir alternatiftir. Alginat kahverengi alglerden elde edilen doğal bir adsorbent olup polimer zincirindeki karboksil grupları ile ağır metalleri tutabilmektedir. Alginat katyonlarla jel oluşturduğu için çoğunlukla boncuk formunda kullanılmış ve verimliliğini arttırmak için çeşitli materyallerle kombine edilmiştir. Çalışma kapsamında bu amaç için yüksek yüzey alanları ile bilinen nanometal oksitler (alüminyum oksit, çinko oksit ve zirkonyum oksit) tercih edilmiştir. Alginat – nanometal oksit kompozit boncukları sentetik atıksudan çoklu ağır metal (Pb+2, Cu+2 ve Cd+2) uzaklaştırılması için kesikli ve sürekli reaktör kullanılarak test edilmiştir. En iyi ağır metal giderim verimleri alginat-nano çinko oksit boncukları ile 1:0,5 oranında pH 5,5 değerinde (3 – 5,5 aralığında) elde edilmiştir. Bu adsorbente metal iyonları arasında en fazla ilgisi olan Pb+2 olup onu Cu+2 ve Cd+2 takip etmektedir. Etkin çoklu metal alımı için adsorpsiyonun dengeye gelme süresi 24 saat olarak belirlenmiştir ve veriler pseudo ikinci derece model ile uyumlu bulunmuştur. Ek olarak metallerin adsorpsiyonu Langmuir izotermine uygun olup Pb+2'nin maksimum adsorpsiyon kapasitesi 76,3 mg/g olarak hesaplanmıştır. Diğer yandan sürekli reaktörde en yüksek ağır metal giderim verimleri 10 g alginat – nano çinko oksit boncukları ile 0,25 ml/dakika akış hızında elde edilmiştir.