Tavuk tüyü çarının ve yumurta kabuğunun sulu çözeltilerden ağır metal iyonlarının gideriminde kullanılması

Su canlılar için hayati önem taşıyan yaşam malzemesidir. Bu nedenle su güvenliği ülkeler için oldukça önemlidir. Sanayi ve tarımın gelişmesiyle birlikte, özellikle gelişmekte olan ülkelerde çok miktarda ağır metal iyonu suya deşarj edilmektedir. Toksisiteleri ve kalıcılıkları nedeniyle, ağır metal iyonlarının insan vücuduna alımı; merkezi sinir sistemine, böbreğe ve karaciğere zarar vermektedir. Bu nedenle, ağır metal iyonları ile ilgili çalışmalar son yıllarda bilim camiasında özel ilgi görmekte ve ağır metal iyonlarını kontrol etmek ve uzaklaştırmak için etkili yöntemler bulmak için çok büyük çabalar sarf edilmektedir. Düşük maliyetli ve çevre dostu olması, geniş malzeme seçimi ve yeniden kullanılabilirlik gibi nedenlerden ötürü adsorpsiyon yöntemi yaygın olarak kullanılmakla birlikte aynı zamanda atık su arıtma araştırmalarında da önemli bir yöntemdir. Bu çalışmada, ülkemizde ve dünyada bol miktarda bulunan yapılarındaki fonksiyonel gruplar ve gözeneklilikleri nedeniyle adsorpsiyon potansiyelleri yüksek hayvansal atık ürünlerinden olan tavuk tüyünün piroliz ürünü çar ve yumurta kabukları adsorban olarak kullanılmıştır. Tavuk tüyünden elde edilen çara gözenek yapılarını düzenlemek ve yüzey alanını arttırmak için fosforik asitle kimyasal aktivasyon işlemi uygulanmıştır. Elde edilen 3 farklı adsorban ile sulu çözeltilerden Al3+, Cr3+, Mn2+, Fe3+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, As3+, Cd2+ ve Pb2+ ağır metal iyonlarının ve metilen mavisi boyar maddesinin giderimi üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Ağır metal analizleri yüksek hassasiyetli İndüktif Eşleşmiş Plazma Kütle Spektrometresi (ICP-MS) ile yapılmış olup pH ve temas süresi etkileri incelenerek adsorpsiyon için optimum şartlar ve kullanılan adsorbanların etkinliği belirlenmiştir. Tavuk tüyünden elde edilen çar ile yumurta kabuklarının fonksiyonel grup analizi Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) cihazı ile, morfolojik analiziler ise Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) cihazı ile gerçekleştirilmiştir. Brunauer-Emmett-Teller (BET) tekniği yüzey alanı ile gözeneklilik analizleri için kullanılmıştır. Adsorpsiyon işlemine ait kinetik modelin belirlenebilmesi için yalancı birinci derece kinetik model ve yalancı ikinci derece kinetik model sabitleri ve korelasyon katsayıları incelenmiştir. Yapılan adsorpsiyon deneyleri 22 °C sıcaklık, 300 rpm karıştırma hızı, 2 g/L adsorban miktarı ve 24 saate kadar olan sürelerde gerçekleştirilmiştir. Çalışmalarda üç farklı adsorban kullanılmış olup literatürdeki çalışmalar gözetilerek farklı pH değerleri seçilmiştir. Sulu çözeltiden Cu2+, Zn2+, Fe3+, Cd2+, Cr3+, Pb2+, Al3+, As3+, Ni2+ ve Mn2+ ağır metal iyonlarının giderilmesinin incelendiği çalışmalarda öncelikle tavuk tüyünün piroliziyle elde edilen çar, daha sonra bu çarın fosforik asitle kimyasal olarak aktifleştirilmesiyle hazırlanan çar adsorban olarak kullanılmıştır. Ancak bu adsorbanların kullanımıyla belirtilen koşullarda ağır metal adsorpsiyonu gerçekleşmemiştir. Ağır metal adsorpsiyonu deneylerinden sonra fosforik asitle farklı oranlarda aktifleştirilmiş çar ile metilen mavisi boyar maddesinin adsorpsiyonu üzerine çalışma yapılmış olup bu çalışmada da adsorpsiyon gözlenmemiştir. Son olarak yine tavuktan elde edilen önemli bir atık malzeme olan yumurta kabuklarının 10 farklı ağır metal iyonunun adsorpsiyonundaki kullanımı araştırılmıştır. Yumurta kabuğu adsorbanıyla pH 2,8 ve 4,8 değerinde yapılan adsorpsiyon deneylerinde Fe3+, As3+, Mn2+, Ni2+, Zn2+ ve Cd2+ ağır metal iyonlarının başlangıç konsantrasyonlarında zamanla bir düşüş gözlemlenmemiştir. Yumurta kabuklarının adsorban olarak kullanılmasıyla Al3+, Cr3+, Cu2+ ve Pb2+ ağır metal iyonlarının adsorpsiyonu gerçekleşmiş olup en iyi adsorpsiyon kapasiteleri sırasıyla 2,44, 2,49, 1,78 ve 2,41 mg/g olarak bulunmuştur. Sonuç olarak, sulu çözeltilerden ağır metal iyonlarının toplu olarak uzaklaştırılmasında hayvansal atık ürünü olan yumurta kabuğunun etkin ve düşük maliyetli bir adsorban olarak kullanımının sağlanabileceği ortaya konulmuştur.