Endüstriyel atıksu ve çamurlarından nadir, değerli ve kritik metallerin geri kazanılması ı̇çin çeşitli yöntemlerin araştırılması
Investigation of various methods for recovery of rare, precious and critical metals from industrial wastewater and sludges
- Tez No: 980093
- Danışmanlar: PROF. DR. SERDAR AYDIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çimento Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Endüstriyel atıksular ve çamurlar, toksik metaller içermekte olup su ekosistemlerine ve içme suyu kaynaklarına zarar verir. Metallerin geri kazanımı hem kirliliği önler hem de doğal kaynakların korunmasına katkı sağlar. Ayrıca yeni metal üretimine kıyasla ekonomik olup hammadde bağımlılığını azaltır. Bu çalışmada, endüstriyel atıksu ve çamurlardan nadir, değerli ve kritik metallerin geri kazanımı incelenmiştir. Literatür değerlendirmeleri ile birlikte, iki otomotiv ve iki maden endüstrisi atıksuyu ile üç farklı arıtma çamuru üzerinde pratik çalışmalar yapılmıştır. Atıksular vakumlu evaporatör ile konsantre edilip yoğunlaştırılmış, elde edilen çamur ve ham numuneler analiz edilmiştir. Üç arıtma çamuru ve dört evaporasyon çamuru için altı farklı hidrometalurjik yöntem uygulanmıştır. Çalışmalar ön ve ana çalışmalar olarak iki gruba ayrılmıştır. Ön çalışmalarda sülfürik asit, okzalik asit ve hidroklorik asit liçi sonrasında pH ayarlamaları ve buharlaştırma yapılmıştır. Ana çalışmalarda okzalik asit yerine NaOH kullanılmış, pH aralıkları değiştirilmiş ve ikinci kademe çöktürme basamağı eklenmiştir. Yöntemler arasında liç çözeltisi, çözelti normalitesi, çöktürme uygulanan pH seviyeleri ve liç katı/sıvı oranları farklılık göstermektedir. Numune-7'de gümüş geri kazanımı için ek olarak sodyum sülfür kullanılmıştır. Analizlerde ön çalışmalarda 35, ana çalışmalarda 38 metal değerlendirilmiştir. Uygulanan yöntemler sonrasında son nihai katı çöktürme ürünü geri kazanım için değerlendirilmiştir. HCl liçinin Ag, Cu ve Mn gibi metallerin saflığını artırırken, istenmeyen safsızlıkları azaltmada etkili olduğu görülmüştür. 1N H2SO4 liçi ile daha kontrollü çökelme sağlanmış, yüksek normalitelerde ise seçicilik kaybı gözlenmiştir. NaOH liçi proses stabilitesi sunmasına rağmen her numunede yüksek verim sağlamamıştır. Okzalik asit, karmaşık numuneler için yetersiz bulunmuştur. Zn, genel olarak artış eğiliminde olup en önemli safsızlık olarak belirlenmiştir. Katı/sıvı oranı olarak 1/7,5 tercihi daha yüksek metal konsantrasyonu sağlamıştır. Dezavantajı yüksek katı oranı nedeniyle liç aşamasında katı faz yoğunlaşmasına sebep olabilmesidir. Ham numunelerdeki yağ içeriğinin de çalışmalarda belirsizliğe neden olduğu görülmektedir. Elde edilen sonuçlar, laboratuvar ölçeğinde başarılı yöntemlerin pilot tesis uygulamalarına yönelik yol gösterici veriler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Industrial wastewaters and sludges contain toxic metals that harm aquatic ecosystems and drinking water sources. Recovering metals not only prevents pollution but also contributes to the conservation of natural resources. Additionally, it is more economical compared to new metal production and reduces dependence on raw materials. In this study, the recovery of rare, valuable, and critical metals from industrial wastewater and sludge was investigated. Alongside literature reviews, practical studies were conducted on two automotive and two mining industry wastewaters, as well as three different treatment sludges. The wastewaters were concentrated and dewatered using a vacuum evaporator, and the resulting sludge and raw samples were analyzed. Six different hydrometallurgical methods were applied to three treatment sludges and four evaporation sludges. The studies were divided into preliminary and main experiments. In the preliminary tests, sulfuric acid, oxalic acid, and hydrochloric acid leaching were followed by pH adjustments and evaporation. In the main experiments, NaOH was used instead of oxalic acid, pH ranges were modified, and a second-stage precipitation step was added. The methods differed in leach solution type, solution normality, pH levels for precipitation, and solid/liquid ratios. In Sample-7, sodium sulfide was additionally used for silver recovery. In the analyses, 35 metals were evaluated in the preliminary tests and 38 in the main experiments. After the applied methods, the final solid precipitation product was assessed for recovery potential. HCl leaching was found to be effective in increasing the purity of metals such as Ag, Cu, and Mn, while reducing unwanted impurities. With 1N H₂SO₄ leaching, more controlled precipitation was achieved, while higher normalities resulted in loss of selectivity. NaOH leaching offered process stability but did not yield high recovery in every sample. Oxalic acid was found insufficient for complex samples. Zn generally showed an increasing trend and was identified as the main impurity. A solid/liquid ratio of 1/7.5 yielded higher metal concentrations; however, its disadvantage was the potential dehydration during the leaching stage due to the high solid content. The oil content in raw samples was also found to cause uncertainty in the experiments. The results obtained provide guiding data for scaling successful laboratory methods to pilot plant applications.
Benzer Tezler
- Endüstriyel arıtma çamurlarından ağır metal gideriminin incelenmesi
Investigation of heavy metal removal from industrial sewage sludge
NAİM SEZGİN
Doktora
Türkçe
2012
Çevre Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BALKAYA
- Kentsel atıksu arıtma tesisi anaerobik çamur çürütücülerinin dinamik proses modelleme yaklaşımı ile analizi
Analysis with dynamic process modeling approach of anaerobic sludge digesters of the urban wastewater treatment plant
KERİM EKİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL
- Biyolojik atıksu arıtma tesisi çamurlarının süperkritik su gazifikasyonu ile gazlaştırılarak enerji eldesinin araştırılması
Supercritical gasification of wastewater treatment plant sludge for energy production
ELANUR ADAR
Doktora
Türkçe
2018
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SİNAN BİLGİLİ
- Development of appropriate lowcost industrial sludge solidification systems
Düşük maliyetli endüstriyel çamur katılaştırma sistemlerinin geliştirilmesi
MUSTAFA BALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNAY KOCASOY
- Zararlı atıkların solidifikasyon/stabilizasyon teknolojisi ile yönetimi
Management of hazardous wastes by solidification/stabilization technology
SENEM BAYAR
Doktora
Türkçe
2005
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. İLHAN TALINLI