Demir oksit nanoparçacıklarının ağır metal adsorpsiyonunda kullanımı

Abstract

Günümüzde gittikçe artan sanayileşmenin sonucu olarak çevresel su kirliliğini arttıran ağır metaller de su kaynaklarına karışmaktadır. Eser miktarda bile olsa sulardaki ağır metaller ekosistemdeki döngüye karıştıktan sonra besin zincirine girmektedir. Bu kirliliğin önlenmesi için suları arıtarak çevreye verilebilir hale getirilmelidir. Bu çalışmada endüstriyel atık sularda bulunan arsenik, bakır, nikel, çinko, kurşun ve kadmiyum elementlerinin giderimi amaçlanmıştır. Bunu sağlamak için öncelikle Fe3O4 nanoparçacıkları ortak çöktürme yöntemi kullanılarak oda koşullarında sentezlenmiştir. XRD ve TEM cihazları kullanılarak parçacık karakterizasyonları yapılmıştır. Atık su matriks çözeltisindeki ağır metallerin adsorbe edilerek temizlenmesi sağlanmıştır. Avantajlı tarafları tekrar kullanılabilir olması, zaman olarak kısa bir zamanda gerçekleşebilir olması ve manyetik özelliğinden dolayı mıknatısla ayrımının kolay olmasıdır. Ağır metal giderimi için öncelikle pH, temas süresi ve nanoparçacık miktarı parametreleri değiştirilerek optimizasyonu yapılmıştır. Ağır metal giderim analizleri ise ICP-OES ile yapılmıştır. Kolay uygulanabilir, kısa zamanda etki gösteren ve tekrar kullanılabilen demir oksit nanoparçacığının As, Cd, Cu, Pb, Ni ve Zn ağır metallerini adsorplaması yapılan deney sonuçlarıyla desteklenmiştir. Özellikle Pb ve Cu ağır metallerinde %99 verimle giderim yapılmıştır. Ultrasonik banyo kullanılarak 10 dakika gibi kısa bir sürede adsorpsiyon tamamlanmıştır. Desorpsiyon çalışmalarıyla verim azalsa da tekrar kullanılabilir olduğu gözlenmiştir. Ayrıca yapılan çalışmalarla tekrar kullanılabilir olduğu da gösterilmiştir. Bu yönleriyle atık sulardan ağır metal giderimi için tercih edilebilecek bir giderim yöntemi olduğu gözlenmiştir.

As a result of the increasing industrialization, heavy metals, which increase the environmental water pollution, are mixed with water resources. Even in trace amounts, heavy metals in the water enter the food chain after mixing in the ecosystem. In this study, it is aimed to remove arsenic, copper, nickel, zinc,lead and cadmium elements in industrial wastewater. To achieve this, firstly Fe3O4 nanoparticles were synthesized under room conditions using the coprecipitation method. Particle characterizations were performed using XRD and TEM devices. The heavy metals in the wastewater matrix solution were adsorbed and cleaned. Advantageous sides are that they can be used again in a short period of time and are easily separated by magnets due to their magnetic properties. For the removal of heavy metals, the pH, contact time and the amount of nanoparticle have been optimized by changing the parameters. Heavy metal removal analysis was carried out with ICP-OES. It was supported by the results of the experiment which adsorbed heavy metals such as As, Cd, Cu, Pb, Ni and Zn of iron oxide nanoparticle which can be applied easily and which can be reused in a short time. Especially, Pb and Cu heavy metals were removed with 99% efficiency. Adsorption was completed in as little as 10 minutes using ultrasonic bath. Desorption studies have shown that the yield is reduced but can be reused. It has also been shown to be reusable by studies. In this respect, it has been observed that it is a preferred method of removal of heavy metals from waste water.