Ağır metallerin kitin ve kitosan üzerine adsorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of the adsorption of heavy metals on chitin and chitosan
- Tez No: 105600
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YEŞİM SAĞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Endüstriyel atıksu, kitin, kitosan, ağır metal iyonları, biyosorpsiyon, adsorpsiyon, kesikli karıştırmak kap, dolgulu kolon reaktör, Industrial waste water, chitin, chitosan, heavy metal ions, adsorption, batch stirred vessels, packed column
- Yıl: 2001
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 214
Özet
IV ÖZET Bu tezde; krom(VI) ve bakırın) iyonlarının kitin ve kitosan partiküllerine adsorpsiyonu kesikli kanştınnalı kaplar ve dolgulu kolon reaktörde incelenmiştir. Bu tezin ilk aşamasında adsorpsiyon prosesi, kesikli kanştınnalı reaktörlerde, pH, başlangıç metal iyon derişimi, sorbent derişimi, partikül boyutu ve kanştırma hızı gibi temel parametrelerin bir fonksiyonu olarak araştınlmıştır. Farklı pH ve partikül boyutları için adsorpsiyon izotermleri oluşturulmuş ve adsorpsiyon denge verilerinin Langmuir, Freundlich ve Redlich-Peterson izoterm modellerine, çalışılan metal iyon derişim aralığında uyum sağladığı görülmüştür. Bu ağır metal iyonlannın kitin ve kitosan üzerine adsorpsiyon ilk hızlan, denge kapasite ve verimleri karşılaştınlarak temel adsorpsiyon parametrelerinin optimum değerleri saptanmıştır. Kesikli kanştınnalı kaplarda yapılan deneylerde kitin üzerine krom (VI) adsorpsiyonu için optimum pH 2.0 olarak, kitosan üzerine krom (VI) adsorpsiyonunda ise kitosanın düşük pH' larda kısmi çözünürlüğü göz önüne alınarak optimum pH 3.0 olarak belirlenmiştir. Bakır (II) iyonlannın kitin ve kitosan üzerine adsorpsiyonunda ise optimum pH 4.0 olarak saptanmıştır. Aynca tüm kesikli kap adsorpsiyon deneylerinde, optimum partikül boyutunun 420-250 um aralığı olduğu ve genel olarak artan başlangıç metal iyonu derişimiyle adsorpsiyon ilk hızlarının ve dengede adsorplanan metal miktarlannm arttığı görülmüştür. Sorbent derişimi arttıkça toplam adsorplanan krom (VI) ve balar (II) miktarının arttığı ancak birim sorbent kütlesi başına adsorplanan metal iyonu miktarının azaldığı belirlenmiştir. Tezin ikinci aşamasında, sürekli düzende çalıştınlan dolgulu kolon reaktörde, ağır metal iyonlannın kitin ve kitosan üzerine adsorpsiyonu; akış hızı, giriş metal iyon derişimi, partikül boyutu ve kolon yüksekliğinin fonksiyonu olarak incelenmiştir. Dolgulu kolon çıkışından alınan çözelti derişimlerinden kırılma eğrileri (breakthrough curves) elde edilmiş ve sonuçlar maksimum (denge) kolon kapasitesi ve adsorpsiyon yüzde verimi terimlerinde değerlendirilmiştir. Yeterli giderim için herbir akış hızı, giriş metal iyon derişimi ve partikül boyutunda, kolonun işletim süresi ve kınlma hacmi saptanmıştır. Dolgulu kolonda kitin ve kitosan üzerine krom (VI) ve balar (O) iyonlarının adsorpsiyonunda genel olarak, optimum akış hızı 2.5 ml/dak olarak ve optimum partikül boyutu, basmç düşmesi de gözönüne alınarak, 595-420 [im olarak belirlenmiştir. Aynca akış hızlan ve/veya giriş metal iyonu derişimi arttıkça, kolonundengeye ulaşma süresinin kısaldığı ve kırılma eğrisinin keskinleştiği ancak verimin düştüğü gözlenmiştir. Akış hızmın artmasıyla kolonda verimin düşüşüyle beraber maksimum kapasite ve birim sorbent ağırlığı başına adsorplanan metal miktarının azaldığı ancak giriş metal iyon derişiminin artışıyla bu parametrelerin de arttığı saptanmıştır. Son olarak da kütle aktarım modelleri ile yapılan kıyaslamalarla, toplam adsorpsiyon prosesi için en önemli direncin dış kütle aktarımında meydana geldiği ve bu direncin partikül boyutunun küçültülmesi ve karıştırma hızının arttırılmasıyla azaltılabileceği saptanmıştır. Ayrıca Weber & Morris modelindeki iç difüzyon katsayısının partikül boyutunun küçültülmesi ve giriş metal iyon derişiminin arttırılması ile arttınlabileceği görülmüştür. Urano & Tachikawa partikül içi difüzyon modeli ise bu proses için uygun değildir.
Özet (Çeviri)
VI ABSTRACT In this thesis, the adsorption of chromium (VI) and copper (II) ions onto chhin and chitosan particles in batch stirred vessels and packed column was investigated. In the first stage of this thesis; the adsorption process in batch stirred reactors was studied as a function of pH, initial metal ion concentration, sorbent concentration, particle size and stirring rate. The adsorption isotherms for different pH and particle size were developed and the adsorption equilibrium values were shown to fit the Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson isotherm models within the studied metal ion concentration range. The optimum values of the investigated parameters were determined by comparing initial adsorption rates, equilibrium capacities and efficiencies for the adsorption of those metal ions onto chitin and chitosan. By the experiments made in batch stirred vessels; the optimum pH values for the adsorption of chromium (VI) ions onto chitin and chitosan were found to be 2.0 and 3.0 respectively, considering the partial solubility of chitosan in acidic mediums. For the adsorption of copper (II) ions, the optimum pH was determined as 4.0 for both chitin and chitosan. In general it was observed that the optimum particle size interval appears as 420-250 um and both the initial adsorption rates and the amount of metal adsorbed at equilibrium increase with increasing initial metal ion concentration for all the batch vessel experiments. In addition, as the sorbent concentration increases, the total amount of adsorbed chromium (VI) and copper (II) increases but the amount of metal ions adsorbed by unit mass of sorbent decreases. In the second stage of the thesis; the adsorption of those heavy metal ions onto chitin and chitosan in a packed column reactor operated in continuous mode, was investigated as a function of flow rate, inlet metal ion concentration, particle size and column depth. The breakthrough curves have been evaluated from the concentration of the solution leaving the column and the results were given in terms of maximum (equilibrium) capacity and the adsorption percent yield. The operation time and breakthrough volume were detected at each flow rate, inlet metal ion concentration and particle size for an effective uptake. The optimum flow rate and particle size for the adsorption of chromium (VI) and copper (H) ions onto chitin and chitosan in packed column were found to be 2.5 ml/min and 595-420 urn, considering also the pressure drop. It was observed that as the flow rate and/or inlet metal ion concentration increases, the timevu required to reach the equilibrium is shorter and the breakthrough curve becomes steeper but the efficiency decreases. Besides, as the flow rate increases, maximum capacity of the column and the amount of metal adsorbed per unit mass of the sorbent decreases with the drop of the efficiency but as the inlet metal ion concentration increases these parameters also increase. Finally comparing the mass transfer models, the most important resistance for the entire adsorption process exists in the external mass transfer step and this resistance can be reduced by decreasing the particle size and increasing the stirring rate. It was also observed that the internal diffusion coefficient of Weber & Morris model might be increased by decreasing the particle size and increasing the inlet metal ion concentration. Urano & Tachikawa model is not suitable for the process.
Benzer Tezler
- Comparative adsorption studies of heavy metal ions on chitin and chitosan biopolymers
Kitin ve kitosan biyopolimerleri üzerine ağır metal iyonlarının karşılaştırmalı adsorpsiyon çalışmaları
SERKAN KELEŞOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜRRİYET POLAT
- Waste water heavy metal treatment by the use of chitosan obtained from caridea and brachyura shells
Caridea ve brachyura kabuklarindan elde edilen kitosan ile atik sulardan ağir metal giderimi
ZEHRA ÖZDEN ÖZYALÇIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AZMİ SEYHUN KIPÇAK
- Preparation of biocomposites using spray dryer and their applications in drug delivery systems
Püskürtmeli kurutucu ile biyokompozitlerin hazırlanması ve ilaç taşınım sistemlerinde kullanımı
ERHAN ÖZSAĞIROĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Modifiye edilen kitosan ile atık sulardan hekzavalent krom gideriminin incelenmesi
The usage of modified chitosan for the removal of hexavalent chromium from waste water
GÖKNUR TÜRSÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAN DEVECİ AKSOY
- Preparation of chitosan microcapsules and investigation of its metal adsorption properties
Kitosan mikrokapsüllerin hazırlanması ve metal adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
İDRİS SARGIN