Sularda bazı toksik metallerin biyosorpsiyon yöntemiyle uzaklaştırılması

Günümüzde toksik metal kirliliği en önemli çevre sorunlarından biridir ve toksik metal kirliliğinden en çok etkilenen doğal sistemlerin başında sular gelmektedir. Toksik metallerin sulu çözeltilerden uzaklaştırılmasında genellikle kimyasal çöktürme, hiperfiltrasyon, iyon değiştirme, uçurma, elektrokimyasal uygulamalar gibi geleneksel metotlar kullanılmaktadır. Ancak bu metotlar sularda, özellikle düşük konsantrasyonlardaki metallerin gideriminde yeterince etkili değildir ve uygulamadaki yüksek maliyetleri ekonomik açıdan oldukça düşündürücüdür. Son yıllarda toksik metallerin gideriminde biyolojik orijinli bakteri, alg ve mantar gibi organizmaların biyosorbent olarak kullanıldığı biyosorpsiyon yöntemi sözü edilen problemler göz ününe alınınca geleneksel metotlara güçlü bir alternatif olmaktadır. Çünkü biyosorpsiyon yöntemi ile sulardaki toksik metaller, düşük bir maliyetle ve seçici bir şekilde ppb düzeyinde bile etkili bir şekilde uzaklaştırılabilir. Gerçekleştirdiğimiz çalışmada biyosorbent olarak kullandığımız Bacillus subtilis ATCC 6051 ve Bacillus licheniformis sp.'nin iki ırkının Cd(II), Cu(II), Pb(II), Ni(II), Zn(II) ve Fe(II) metal iyonlarını uzaklaştırma kabiliyeti bu metallerin sulu çözeltilerinde batch yöntemi kullanılarak değerlendirildi. Bu bağlamda optimum koşulları belirlemek için başlangıç konsantrasyonu, sıcaklık, pH, biyosorbent miktarı ve zamanın parametreleri incelendi. Kinetik çalışmalar deneysel çalışmada kullanılan metallerin biyosorpsiyonu için pseudo-second kinetik modeline daha uyumlu olduğunu gösterdi. Ayrıca farklı sıcaklıklardaki hız sabitleri kullanılarak aktifleşme enerjisi hesaplandı. Adsorpsiyon izoterm verileri Freundlich ve Langmuir izoterm modellerinde değerlendirilerek adsorpsiyonun Langmuir izotermiyle uyumlu olduğu görüldü ve bu veriler kullanılarak serbest enerji değişimi (ΔG), entalpi değişimi (ΔH) ve entropi değişimi (ΔS) gibi termodinamik fonksiyonlar hesaplandı. Kullanılan biyosorbentlerin sulu çözeltilerdeki yüksek verimliliği görüldükten sonra içme suyu, nehir suyu ve atık sularda bulunan düşük konsantrasyonlardakitoksik metal iyonlarını giderme kabiliyetleri ICP-MS cihazında test edildi. Son yapılan çalışmada kullanılan biyosorbent-metal etkileşimleri FTIR spektroskopisiyle, biyosorbentlerin yüksek sıcaklıklardaki kullanılabilirliği de TGA-DTA analizleri ile test edildi. Sonuç olarak gerçekleştirilen çalışmada kullanılan biyosorbentler; Cd(II),Cu(II), Pb(II), Ni(II), Zn(II) ve Fe(II) metal iyonlarını etkili ve seçici bir şekilde sulu çözeltilerinden uzaklaştırılabildi. Üstelik bu biyosorbentler gerçek su numunelerine (içme suyu, nehir suyu ve atık sular) uygulandı ve düşük konsantrasyonlarda bile etkili bir toksik metal gideriminin olduğu görüldü. Anahtar Kelimeler: Biyosorpsiyon, Toksik metaller, Adsorpsiyon, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Termodinamik parametreler, İzotermler.