Biyopolimer-kil nanokompozit adsorbenti ile Cu(II) giderimi ve geri kazanımı

Atık sular organik ve inorganik bileşikler, ağır metaller, patojenik mikroorganizmalar gibi birçok kirletici içerebilmektedir. Bu kirletici maddelerden olan ağır metaller insanlar, hayvanlar ve bitkiler için tehlikelidir. Atık suların arıtılması, ağır metallerin atık sulardan uzaklaştırılması ve suyun geri kazanılması için uygun maliyetli çözümler gerekmektedir. Kontrol edilebilen özelliklere sahip, biyolojik olarak parçalanabilen, çevre dostu adsorbent malzemelerin geliştirilmesi önemli bir araştırma konusudur. Bentonit sahip olduğu yüksek adsorpsiyon kapasitesi nedeniyle istenmeyen maddeleri sulu çözeltilerden uzaklaştırmak için tercih edilen bir malzemedir. Kitosan ise biyouyumluluğu ve biyobozunurluğu nedeniyle biyolojik uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kitosan ile modifiye edilen bentonitler, ağır metal kontaminasyonunu önlemek ve su kalitesini iyileştirmek için önemli bir adsorbent adayıdır. Bu tez çalışmasında kitosan ve bentonit kullanılarak nanokompozit adsorbent sentezlenmiştir ve bu sentezlenen adsorbent ile Cu(II) ağır metalinin uzaklaştırılması gerçekleştirilmiştir. Bunun için pH değerleri 1 ile 6 arasında, temas süresi 5 dakika ile 1440 dakika arası zamanlarda, adsorbent miktarı 0.5 ile 3 g/L ve sıcaklık 25 ile 35 °C arasında olacak şekilde, bu parametrelerin etkileri optimize edilmiştir. pH=3, temas süresi 1440 dakika, adsorbent miktarı 1 g/L ve 25 °C optimum koşulları altında adsorpsiyonun en verimli hale geldiği ve Cu(II)'nin sulu çözeltiden %99.74 oranında giderimi elde edilmiştir. Ayrıca bu adsorpsiyon verileri Langmuir, Freundlich ve Temkin İzotermleri ile modellenmiştir. Langmuir Adsorpsiyon İzoterminin Cu(II) için en uygun adsorpsiyon izoterm modeli olduğu belirlenmiştir. Kitosan-Bentonit Nanokompozit (KBNK) adsorbentin maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qm), Cu(II) için 214.28 mg/g bulunmuştur. Ayrıca sözde ikinci dereceden reaksiyon kinetik modeli Cu(II) adsorpsiyonu için en uygun kinetik modeldir. Daha sonra adsorbent molekülünün geri eldesi için desorpsiyon deneyleri uygulanıp, 2 mol/L HNO3 kullanılarak KBNK yüzeyinden desorpsiyon verimi %99.36 olmuştur. Bu sonuçlar, KBNK'nin hem %99.74 uzaklaştırma verimliliği hem de 214.28 mg/g adsorpsiyon kapasitesine dayalı olarak Cu(II) giderimi için oldukça etkili, ekonomik ve önemli bir alternatif adsorbent olarak kabul edilebileceğini ortaya koymuştur.