Hayvansal atıklardan üretilen biyoçar ve manyetik biyoçarların atık sulardan arsenik temizliğinde biyosorbent olarak performanslarının belirlenmesi

Hayvansal atıkların yenilenebilir enerjiye ve katma değeri yüksek yeşil kimyasallara dönüştürülmesi, toplum ve çevre sağlığının korunması ve atık yönetimi açısından önem taşımaktadır. Ağır metaller arasında arsenik (As), içme suyunda oluşturduğu kirlilik yoluyla insan sağlığı üzerinde kanserojen etkiye sahiptir. Sulardaki arsenik kirliliğinin giderilmesi için yüksek performanslı ve çevredostu adsorbanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Yapılan bu çalışmada; hayvansal atıklardan; sığır gübresi (M1), tavuk gübresi (M2) ve koyun gübresinden (M3), yavaş piroliz yöntemi ile üretilen biyoçar (MB1, MB2, MB3) ve manyetik biyoçarların (MMB1, MMB2, MMB3) sulardan arsenik gideriminde biyosorbent olarak performanslarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Atıklar, FeCl3.6H2O çözeltisi ile muamele edilerek manyetik biyokütleler elde edilmiş; biyokütle ve manyetik biyokütlelerin, TGA analizi ile termal bozunumları araştırılmıştır. Atıklar 450 oC sıcaklıkta, 10 °C/dk ısıtma hızında, 100 mL/dk azot gazı akışı altında 2 saat süresince piroliz edilerek biyoçar ve manyetik biyoçarlar üretilmiştir. Biyoçarlar kısmi analiz, elementel analiz, BET yüzey alanı analizi, XRD, FTIR, SEM/EDX analizleri ile karakterize edilmiştir. Sorpsiyon kapasitesi üzerinde; başlangıçtaki As(V) konsantrasyonu (50, 100, 500, 1000, 2000 ppm), pH (5, 7, 9, 11), sıcaklık (22, 40, 60, 80 °C), karıştırma hızı (0, 150, 300 rpm), adsorban dozu (1:20, 1:40, 1:60) gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Biyoçarlar için adsorpsiyon veriminin başlangıç arsenat konsantrasyonu, sıcaklık, karıştırma hızı ve adsorban dozundaki artış ile arttığı, pH artışı ile azaldığı bulunmuştur. Manyetik biyoçarlar için ise parametrelere bağlı olmaksızın yaklaşık % 100 arsenat adsorpsiyon verimi elde edilmiştir. Adsorpsiyon izotermleri Langmuir ve Freundlich modelleri ile incelenmiştir. Adsorpsiyon kinetiğinin belirlemesi için sözde birinci derece ve sözde ikinci derece kinetik modelleri adsorpsiyon denge verilerine uygulanmıştır. Biyoçar ve manyetik biyoçarlar ile As(V) adsorpsiyonunun ikinci dereceden bir adsorpsiyon süreci olduğu saptanmıştır. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi, MMB1, 5,30 mg/g; MMB2, 6,00 mg/g; MMB3, 7,14 mg/g olarak hesaplanmıştır. Desorpsiyon ve yeniden kullanım deneyleri üç döngü halinde, manyetik biyoçarlar için yürütülmüş ve son adsorpsiyon verimleri MMB1, MMB2 ve MMB için sırasıyla % 44,40, % 49,86 ve % 46,00 olarak bulunmuştur.