Kadmiyumun killer üzerinde adsorpsiyonu / Adsorption of cadmium on clays

Abstract

Bu çalışmada, kil ve kireç oranı yüksek, Şanlıurfa köylerindeki belirli topraklarda kadmiyum (Cd) adsorpsiyonu araştırılmıştır. Ayrıca sulardan ve fosforlu gübrelerden Cd gideriminde düşük maliyetli birer doğal adsorbent malzeme olarak bu toprakların kullanılabilirliği de değerlendirilmiştir. Adsorban materyali olarak Şanlıurfa İlinin İsaören, Maşuk ve Aşık bölgelerinden temin edilen kil içerikleri yüksek topraklar kullanılmıştır. Bölgede doğal ortamlarında bolca bulunan killi toprakların adsorpsiyon kapasitelerinin etkili biçimde kullanılmasıyla arıtım maliyetlerinin önemli ölçüde azaltılabileceği düşünülmüştür. Çalışma kesikli sisteme göre yürütülmüştür. Adsorpsiyon denge süresine 20 dk'da ulaşılmıştır. Cd ağır metalinin dengeye ulaşma süresinde, İsaören kili üzerinde Cd iyonları yaklaşık % 68.94 oranında adsorbe olduğu görülmüştür. Adsorban dozunun artmasıyla kadmiyum adsorpsiyonunda artış görülmüştür. 30 g/L adsorban miktarına en yüksek Cd adsorpsiyon oranına ulaşıldığı ve 30 g/L adsorban miktarında % 94.52 adsorpsiyon oranına ulaşıldığı görülmüştür. Her üç adsorban için başlangıç Cd konsantrasyonları arttıkça adsorpsiyon oranı azalmıştır. 180 mg/L başlangıç konsantrasyonu için tüm killerde düşük adsorpsiyon yüzdeleri elde edilirken en düşük değer Maşuk kilinde % 8.46 olarak gerçekleşmiştir. İsaören kili için pH 9 değerinde Cd adsorpsiyonunun % 93 olduğu; Maşuk kili için pH 7 değerinde % 99,5 olduğu; Aşık kili için ise pH 9 değerinde % 99.51 olduğu görülmüştür. Sıcaklığın artmasıyla her üç kil üzerinde kadmiyum adsorpsiyon yüzdeleri azalmıştır. Cd adsorpsiyonunda toprağın kil içeriğinin etkili olduğu ve kil oranı arttıkça adsorpsiyon yüzdelerinin artış gösterdiği belirlenmiştir. Tersi olarak kalsiyum karbonat (CaCO3) oranı arttıkça Cd adsorpsiyonu azalmıştır. İsaören, Maşuk ve Aşık killeri üzerinde kadmiyum adsorpsiyonu Langmiur izotermine iyi uyum sağladığı ve Q0 değerlerinin; İsaören kilinde 2.75 mg/g, Maşuk kilinde 2.46 mg/g ve Aşık kilinde 2.83 mg/g olduğu ancak Freundlich izotermine uyumun Langmuir izotermine göre daha zayıf olduğu ve Kf değerlerinin; İsaören kilinde 0.67 mg/g, Maşuk kilinde 0.74 mg/g ve Aşık kilinde 1.01 mg/g olduğu görülmüştür. Yapılan çalışmalarda, her üç kilin de kadmiyum gideriminde iyi adsorban malzeme olabileceği görülmüştür. Ayrıca kil içeriği yüksek toprakların bulunduğu tarımsal faaliyetlerin yoğun yapıldığı bölgelerde veya katı atık düzenli depolama alanlarında yeraltı sularına kadmiyum karışması riskinin düşük olması beklenmektedir. Adsorption of cadmium (Cd) on particular soils with a high amount of clay and lime in villages of Sanlıurfa was investigated in this study. Utility of these soils was also evaluated as natural clay materials in cadmium removal from water and phosphorus fertilizerwith low cost. Soils with high clay content taken from the areas Isaoren, Masuk and Asik in Sanlıurfa province were used as absorbent materials. It was considered that the cost of treatment could significantly be reduced by an effective use of adsorption capacity of the clay soils that can abundantly be found in the area. The study was conducted in accordance with batch process. Adsorption equilibrium was reached in 20 minutes.During the period of Cd's reaching equilibrium, it was observed that Cd ions were adsorbed on Isaoren clay at the rate of about 68.94 %. An increase in the cadmium adsorption was observed when the dosage of adsorbent increased. It was observed that the highest rate of Cd adsorption was reached with 30 g/L adsorbent and an adsorption rate of 94. 52 % was reached on 30 g/L adsorbent. For each three adsorbents, the level of adsorption decreased by an increase in initial Cd concentration. While low levels of adsorption were obtained on all clays for 180 mg/L in itial concentration, the lowest level was observed in Masuk clay with a percentage of 8.46. It was also observed that Cd adsorption was 93 % on Isaoren clay with a pH of 9; was 99.5 % on Masuk clay with a pH of 7 and 99.51 % on Asık clay with a pH of 9. Percentages of cadmium adsorption decreased on each three clays by an increase in temperature. It was determined that clay content of the soil was effective in Cd adsorption and that adsorption percentages increased when clay rate increased. However, Cd adsorption rate decreased by an increase in the rate of calcium carbonate (CaCO3). Cadmium adsorption on Isaoren, Masuk and Asık clays complied well with Langmiur isotherm and it was determined that Q0 values were 2.75 mg/g on Isaoren clay, 2.46 mg/g on Masuk clay and 2.83 mg/g on Asık clay; however, it had a weaker compliance with Freundlich ishoterm when compared to Langmuir, with Kf values 0.67 mg/g on Isaoren clay, 0.74 mg/g on Masuk clay and 1.01 mg/g on Asık clay.. In the studies conducted, it was observed that these three clays can be a good adsorbent material in the removal of cadmium. Moreover, it is expected that the risk of cadmium mix in water will be low in solid waste deposit sites orin regions with a wide agricultural activity where soils with high clay content can be found.