Geri Dön

Geçirgen reaktif bariyerlerde su sertliği ve hümik maddelerin pirit ile krom(VI) arıtımına etkisi

The effects of humic substances and water hardness on Cr(VI) treatment using pyrite in permeable reactive barriers

  1. Tez No: 424093
  2. Yazar: MUHAMMET SAMET BÜLBÜL
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇETİN KANTAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Çevre Mühendisliği, Chemistry, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 82

Özet

Düşük maliyeti ve kolayca uygulanabilirliği dikkate alınınca pirit (FeS2) minerali krom (VI) ile kirlenmiş yeraltısularının arıtımı son yıllarda çalışılan konuların başında gelmektedir. Pirit bir demir-kükürt minerali olup, ülkemizde ve dünyada sülfid maden yataklarında istenmeyen yan mineral olarak bolca üretilmektedir. Bu yöntemde piritin indirgeyici özelliğinden faydalanılarak, çözünürlüğü son derece yüksek, toksik ve kanserojenik özelliğe sahip Cr(VI) iyonları çözünürlüğü düşük ve zararsız Cr(III) iyonlarına indirgenmektedir. Ancak, bu yöntemin in-situ reaktif bariyer malzemesi olarak yeraltısuyu gibi kompleks bir sisteme etkin bir şekilde uygulanabilmesi için tüm ortam koşullarının yöntem üzerine olan etkilerinin tam olarak anlaşılması şarttır. Yeraltısuları içeriğinde bolca hümik maddeler ile beraber kalsiyum ve magnezyum gibi su sertliğini arttıran inorganik iyonları ihtiva etmektedir. Bu nedenle tezde, kesikli Cr(VI) indirgenme, spektroskopik ve sürekli akımlı 1-D kolon deneyleri yapılarak, hümik asit gibi organik maddeler ile Ca2+ ve Mg2+ gibi inorganik iyonların prit yöntemi üzerine etkileri araştırılmıştır. Deney sonuçları asidik koşullar altında su sertliğinin pirit ile Cr(VI) arıtımı üzerine herhangi bir olumsuz etkisinin olmadığını göstermiştir. Ancak, alkali koşullar altında ve bikarbonat varlığında ise Mg2+ ve Ca2+'un pirit ile Cr(VI) arıtımını olumsuz yönde etkilediği tespit edilmiştir. X ışını fotoelektron spektroskopi (XPS) analizleri; pirit yüzeyinde Ca2+'un CaCO3 olarak biriktiğini gösterirken, Mg2+'nin ise ya oksitlenmiş pirit yüzeyine adsorbe olduğunu ya da Mg(OH)2 olarak pirit yüzeyinde toplandığını göstermiştir. Hümik asit ile yapılan deneyler hümik asidin pirit ile Cr(VI) arıtımını olumsuz yönde etkilediği tespit edilmiştir. XPS analizleri ile zeta potansiyel ölçümleri hümik asidin pirit yüzeyine adsorbe olarak pirit yüzey negatifliğini artırdığını göstermiştir. Buna bağlı olarak pirit ile Cr(VI) arasındaki elektrostatik itme kuvvetleri de artış göstermiştir. Ayrıca Mg2+ ve Ca2+ varlığında hümik asit agrega şeklinde çökelerek pirit yüzeyini tamamıyla kaplamış ve sonuç olarak pirit ile Cr(VI) artım verimini düşürmüştür.

Özet (Çeviri)

Pyrite (FeS2)-based in-situ permeable reactive barriers (PRB) offer a cheap and viable option for the treatment of subsurface systems contanminated with Cr(VI). Pyrite is an iron sulfide mineral, which can be widely observed in many sulfide mineral deposits as a gangue mineral with no economic value. This method exploits the reductive property of pyrite to reduce toxic, carcinogenic and highly soluble Cr(VI) to non- or less toxic and less soluble Cr(III). However, the accurate applicability of this method to a complex system with variable conditions (e.g., groundwaters) requires determination of the effects of all system constituents (e.g., ions, pH) on overall process. Ca2+, Mg2+ and humic substances are ubiquitous in surface systems, and may impose a pronunced impact on the effectiveness and long-term performance of PRBs . In the current work, batch, column and spectroscopic experiments were performed to better understand the effects of Ca2+, Mg2+ and humic substances on reaction mechanics involved in pyrite-based Cr(VI) treatment as well as determine the applicability of this method to treat Cr(VI)-contaminated waters under field and continuous-flow conditions. Our results show that while Ca2+ and Mg2+ individually had no effect on Cr(VI) removal under acidic pH conditions (e.g., pH 4), the addition of Ca2+ or Mg2+ with HCO3- resulted in a significant decrease in Cr(VI) removal under alkaline pH conditions (e.g., pH 8) relative to the systems containing HCO3- alone. The XPS data proved that while Ca2+ precipitated as CaCO3(S) onto pyrite surface, Mg2+ accumulated as Mg(OH)2(S) and/or sorbed onto oxidized pyrite surface. Humic acid (HA) was observed to have inhibitory effect on Cr(VI) removal by pyrite under a wide pH range. HA sorbed onto pyrite surface, and thus increased electrostatic repulsion between pyrite and Cr(VI) by increasing surface negativity. In systems with humic acid and Ca2+/Mg2+, the amount of Cr(VI) reduced by pyrite decreased drastically relative to HA alone due to the aggregation of humic acid with Ca2+/Mg2+ and (Fe, Cr) (oxy) hydroxides onto pyrite surface, which blocked electron transfer between pyritic surface sites and Cr(VI).

Benzer Tezler

  1. Klorlu organik bileşiklerle kirletilmiş yeraltı sularının sıfır değerlikli demir içeren geçirgen reaktif bariyerlerle arıtılması

    Treatment of chlorinated organic compounds contaminated groundwater with iron-based permeable reactive barrier

    SEVDA ELİBOL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    KimyaYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. SEVGİ KOCAOBA

  2. Development of novel sorbents for the determination of mercury in waters by cold vapor atomic absorption spectrometry

    Sulardaki cıvanın soğuk buhar atomik absorpsiyon spektrometri ile tayini için yeni sorbentlerin geliştirilmesi

    ARZU ERDEM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET EMİN EROĞLU

  3. Synthesis and characterization of clay-supported nanoparticles of zero-valent iron and its application for the removal of aqueous Co2+ and Cu2+ ions

    Kil destekli sıfır değerlikli demir nanotaneciklerinin sentezi, karakterizasyonu ve sudaki Co2+ ve Cu2+ iyonlarının uzaklaştırılması amaçlı uygulamas

    ÇAĞRI ÜZÜM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TALAL SHAHWAN

    PROF. DR. AHMET E. EROĞLU

  4. Stronsiyum radyonüklitinin tutulumu için geçirgen reaktif bariyer tasarımı

    Permeable reactive barrier design for the involvement of strontium radyonuclide

    ÜMİTCAN SEDİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Mühendislik BilimleriEge Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SABRİYE YUŞAN

  5. Atık saklama alanlarında sezyumun geçirgen reaktif bariyer (GRB) sistemi ile arıtımının incelenmesi

    Investigation of the treatment of cesium in waste storage areas with the permeable reactive barrier (PRB) system

    ZEYNEB CAMTAKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    KimyaEge Üniversitesi

    Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞULE AYTAŞ

    PROF. DR. SEVİLAY HACIYAKUPOĞLU