REMOVAL OF CU(II) IONS FROM AQEUOUS ENVIRONMENT VIA NATURAL MIXED CLAY, EXAMINATION OF ISOTERM, KINETIC AND THERMODYNAMIC PARAMETERS


Abstract views: 94 / PDF downloads: 54

Authors

  • Nilgün ONURSAL Siirt Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, Fizik Bölümü
  • Mehmet Can DAL Dicle Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Bölümü
  • Ali Rıza KUL Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Fakültesi, Kimya Bölümü
  • Ömer YAVUZ Dicle Üniversitesi, Fen Fakültesi, Kimya Bölümü

Keywords:

Copper, Lead, Adsorption, Kinetic, Thermodynamics, Crude clay

Abstract

Clays are one of the most preferred adsorbents in the removal of heavy metals due to their mechanical stability, inexpensiveness and simplicity for obtainment. Natural clay is primarily characterized via X-Ray diffraction, Fourier transform infrared, Brunauer-Emmett-Teller (BET), (FT-IR) spectroscopy and thermogravimetric (TG) analysis methods. In this study, natural clay was being used to remove Cu(II) ions from the aqueous environment. Concentration, temperature, pH and contact duration - which are the parameters affecting adsorption -were examined. The data were applied to the Freundlich, Langmuir, Temkin and Dubinin-Radushkevich adsorption isotherms and Langmuir adsorption isotherm model was evaluated as the best fit in accordance with the data. Adsorption capacities of 298, 303, 313 K were found to be 30.30, 26.18 and 37.17 mg Cu/g natural clay, respectively.
When the kinetic data were applied to the Lagergren, Ho-McKay, weber- Morris and Elovich models, it was seen that the data mostly complies with the Ho-McKay pseudo second order equation. Also, thermodynamic data such as free energy, enthalpy and entropy were calculated and for CU (II); results of ΔHo= 60.69 k j/mol, ΔSo=0.236 k j/mol and ΔG298= - 8.46 kj/mol, ΔG308= -12.00 kj/mol,
ΔG318= - 14. kj/mol were determined.

References

Akıncı, Ö. 1968. Seramik Killeri ve jeolojisi. Maden Tetkik ve Arama Dergisi. (71)

Akkaya, G.2012. Sulu Çözeltiden Bazı Boyarmadde ve Ağır Metallerin Adsorpsiyonu İçin Çeşitli Bitkisel Atıklardan Yeni Tür Biyosorplayıcılar Hazırlanması ve Karakterize Edilmesi. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Diyarbakır.

Aksoy, Ö. 2012. Sulu Çözeltiden Bazı Boyarmaddelerin ve Bakır Metalinin Uzaklaştırılmasında Yeni Bir Adsorplayıcı Olarak Nar Posasının Değerlendirilmesi Dicle üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Diyarbakır

Akyıldız, H. 2007. H3PO4 Aktivasyonu İle Zeytin Çekirdeğinden Aktif Karbon Üretimi, (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Alkan, E. 2008. Bardakçı Kili Kullanılarak Sulu Çözeltiden Ağır Metal Uzaklaştırılması ve Adsorbsiyon Kinetiğinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

Ardalı, Y. 1990. Atıksulardan Ağır Metallerin Adsorpsiyonla Uzaklaştırılması (Doktora Tezi, Yayınlanmamış). 19 Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun

Atilla Yıldız, Ö. G. 1997. Infrared Spektroskopisi. Ankara: Hacettepe Üniversitesi Yayınları A-64.

Baran M. F., M. Z. (2019). Removal of cadmium II in the aqueous solutions by biosorptin of bacillus liheniformis isolated from soil in the area of tigris river. Internetional Journal of Environmental Analytical Chemistry

Berkem, A. R., Baykut, S., 1984. Fizikokimya. İstanbul Üniversitesi Yayınlan Sayı: 3217, Mühendislik Fakültesi No: 62, Fatih Yaynıevi Matbaası, İstanbul

Büyüksırıt,T. ve Kuleaşan, H. 2014. Fourier dönüşümlü kızılötesi (Ftır) spektroskopisi ve gıda analizlerinde kullanımı. Gıda, 39(4): 35-241.

Coğrafya Harita 2018 http://cografyaharita.com/turkiye_toprak_haritalari1.html Erişim Tarihi: 10.09.2018.

Çağırankaya, L. B., Avcu, N., Hatipoğlu, M. G. ve Dağlı, F. 2006. Wilson hastalığıVaka raporu. Hacettepe Diş hekimliği Fakültesi Dergisi, 30(3): 50-53.

Çakıroğlu, E. 2011. Titanyum Dioksit Esaslı (tio2) Fotokatalizör KullanılarakToksik Madde İçerikli Atık Suların Detoksifikasyonu. Dokuz Eylül Üniveristesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir

Çalışkan, F. 2018. SeramikHammaddeleri. http://content.lms.sabis.sakarya.edu.tr/Uploads/70511/47190/seramik_Doğal maddeleri.pdf. Erişim Tarihi: 25.10.2018

Çay, S. 2014. Ağır Metal İyonlarıyla Kirletilmiş Toprakların Karadeniz Bölgesinde Yetişen Bazı Süs Bitkileri Kullanılarak Temizlenebilirliğinin Araştırılması.Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Samsun

Çelik, B. 2010. Şırnak Külünün Cd (II) ve Zn (II) Adsorpsiyonunun Araştırılması. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Diyarbakır

Dinçyürek, Ö. 2006. Termik Santral Uçucu Kül Tiplerinin Atıksulardaki FenolünAdsorpsiyon Yöntemi ile Giderim Etkinliklerinin Karşılaştırılması. Ç.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü. Adana

Doğan, M. Alkan, M. Adsorption of Copper (II) Onto Perlite. Journal of Colloid and Interface Science. 243, 280-291 (2001). 63

Duman, O. 2012. Doğal Nano Killer ile Atıksulardan Zn+2 ve Pb+2 Ağır Metallerinin Giderilmesi.Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış. Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.

Dündar, M. Ş.,Altundağ,H., Kaygaldurak, S., Şar, V, Acar, A. 2012. Çeşitli endüstriyel atık sularda ağır metal düzeylerinin belirlenmesi. SakaryaUniversity Journal of Science, 16(1): 6-12.

Erdoğan, Y. A. 2005. Atıksulardan Çeşitli Adsorbanlarla Arsenik Giderimi. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

Eren, Z. ve Acar, F. N. 2004. Uçucu kül adsorpsiyonu İle reaktif boya giderimi Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10(2): 253-258.

Eskier, U. 2017. En eski metallerden kurşun. https://www.makaleler.com/kursun-nedir? Erişim Tarihi: 25.09.208

Ethem, M.Y.2010. Bakırın Özellikleri, Alaşımları ve Mineralleri. http://www.maden.org.tr/resimler/ekler/c0991344c3d760a Erişim tarihi: 15.08.2018

Filiz, E. 2007. Doğal Kaynaklardan Elde Edilen Adsorbanlarla Sulardan Ağır Metal Giderimi. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Giryan, Ç.,İ. (2017). Bilim ve Teknoloji "taramalı elektron mikroskobu (sem) nedir?. https://www.tech-worm.com/taramali-elektron-mikroskobu.

Güneren, E. 2010. Sulu Çözeltideki Kurşun ve Bakır İyonlarının Bentonitiİle Adsorpsiyonu. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Ho, Y.S., G. McKay 1999.Pseudo-Second Order Model For Sorption Processes Process Biochemistry 34: (1999) 451–465

İşçi, Y. 2015. Farklı Kil Minerallerinin Nanokompozitlere Etkisi ve vermiküler/ Polimer Nanokompozitlerinin Özellikleri. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Jülide YENER, Z. A. 1999. Atıksulardaki Fenol ve Klorofenollerin Aktif Karbon ve Kurutulmuş Aktif Çamura Adsorpsiyonu. Tr. J. of Engineering and Environmental Science 23: 93-104.

Karaağaç, Ö. (1981). www.jmo.org.tr/resimler/ekler/9f793b37dccbff7. Jeoloji Müh. Odası Dergisi.

Karada, A. 2008. Endüstriyel Atık Sulardan Bazı Metal İyonlarının Biyoadsorbent Kullanılarak Giderimi (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir.

Karataş, D. (2011). Sepiyolit Kiline Kuvaterner Amin Surfaktanlarının Adsorbsiyonunun Deneysel ve Teorik Olarak İncelenmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.

Kayacan, S. 2007. Kömür Ve Koklarla Sulu Çözeltilerden Boyar Maddelerin Uzaklaştırılması. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.

Koçer, O. 2013. Zeytin Posası (Pirina) Üzerine Malaşit Yeşili’nin Sulu Çözeltiden Adsorpsiyonu (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). Kilis 7 Aralık Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kilis

Koyuncu, F. 2016. Mandalina Kabuklarından Nano- Gözenekli Aktif Karbon Üretilmesi Ve Sulu Fazdan Bazı toksik Boyar Madde Ve Karışımları İçin Adsorplama Yeteneğinin İncelenmesi. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Diyarbakır.

Köroğlu, Ç. 2007. Ağaçlı Ve Bolluca (istanbul) Yöresi Seramik Killerinin Malzeme Özelliklerinin Araştırlması. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Kul A.R., Selçuk A., Ardalı Y., Ocak S., Alacabey İ., Erge H. 2014 "Cıtrus Aurantıum Kabuklarının Ağır Metal Gideriminde Adsorbent Olarak Kullanılması. UlusalKatı Atık Yönetimi Kongresi UKAY 2014 , Van, Türkıye, 1-4 Eylül 2014,63-63

Kutoğlu,A., Zhang, L., Ahsbahs, H. Hydrostatic compression and crystal structure of pyrope to 33 GPa.,25:301-307

Malayoğlu,U.,A. Akar 1995. Killerin Sınıflandırmasında ve Kullanım Alanlarının Saptanmasında

Aranan Kriterlerin İrdelenmesi. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu. İzmir / Türkiye 21-22 Nisan 1W5

Masel, R.L. 1996 Principles Of Adsorption And Reaction On Solid Surfaces, Wiley Series Đn Chemical Engineering, John Wiley& Sons Inc. 108-110: 235-252, Isbn 0- 471-51185-4.

Orbak, İ. 2009. Aktif Karbon İle Çevre Kirletici Bazı Unsurların Giderilmesi. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.

Onursal, N. K. (2019). CU(II) İyonlarının Aktive Edilmiş Karışık Tipteki Kil İle Sudan Uzaklaştırılması, İzoterm, Kinetik ve TermodinamikParametrelerin İncelenmesi. Euroasia Journal of Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences, 63-84.

Onursal, N. K. (2019). Pb(II) İyonlarının Aktive Edilmiş Karışık Tipte i Kil ile Sudan Uzaklaştırılması, İzoterm, Kinetik Ve TermodinamikParametrelerin İncelenmesi. Euroasia Journal of Mathematics, Engineering, Natural &Medical Sciences, 12-30

Önal, G. 2013. Doğal Kil Ve Ticari Kil İle Sulu Çözeltiden Boyar Madde Uzaklaştırılması. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Van.

Özcan, A. S. 2010. Doğal Bentonitin Karakterizasyonu ve Kurşun(II)İyonlarını Adsorpsiyon Yeteneği. BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi. 12(2): 85-97.

Özgüven, F. E. 2011. Bir Bentonitik Kil İçindeki Simektit Mineralinin Nicel Olarak Belirlenmesi. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). AnkaraÜniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara

Paul Djomgoue, D. N. 2013. FT-IR Spectroscopy Applied for Surface Clays Characterization. Journal of Surcafe Enginered Materials and Advaced Technology, 275-282.

Raffaella,D'auria, 2017. Specific Anion Effects on Na+ Adsorption at the AqueousSolution–Air Interface: MD Simulations, SESSA Calculations, and Photoelectron Spectroscopy Experiments. The Journal of Physical Chemistry B 122(2) ·DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b06981

Ralp, E. G. ve Rowland, R. A. 1942. Dıfferentıal Thermal Analysıs Of Clay Mıneralsand Other Hydrous Materıals. State of Ilınois, Department of Registration and Education, Ilinois, USA.

Sarı, T. 2009. Edirne Ve Çevresinde Otoban Kenarlarındaki Topraklarda Bazı Ağır Metal Kirliliğinin Araştırılması. (Yüksek Lisans Tezi, Basılmamış). Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ.

Sayılgan,Ş.,Ç. 2013. Determınatıon of Characterıstıcs of Adsorbent for Adsorptıon Heat Pumps. Master's Thesis.The Graduate School of Engineering and Sciences of İzmir Institute of Technology. İzmir

Sazcı, H. 2001. Seramikte Kullanılan Killerin Tanımı. 4.Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu 118-19 Ekim 2001, İzmir, Türkiye

Selçuk Üniversitesi İleri Teknoloji Araş. Uygulama Mrkz. Müd. 2009. https://www.webmaster.selcuk.edu.tr. Erişim Tarihi:10.10.2018.

Tektaş, O. 2011.. Çitosan/Kil Kompozitlerinin Sentezi,Karakterizasyonu ve Cu(II) Adsorpsiyonunda Kullanımı. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Diyarbakır

Uçar, B. 2009. Tekstil Aatık Sularındaki Reaktif Boyaların Farklı Katı Atıklar Kullanılarak Adsorpsiyonla Giderimi. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara

Uddin, M. K. 2017. A review on the adsorption of heavy metals by clay minerals, with special focus on the past decade. Chemical Engineering Journal, 308: 438-462.

Uğur, F. A.,2005 Kil Minerallerinin Radyoaktif Maddeleri Tutma Özelliklerinin, Kilin Yapısına ve İşlem Koşullarına Bağlılığının İncelenmesi Çukurova Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü. Doktora Tezi.

Uyanık, İ. 2011. Sıvı, Sıvı Ara Yüzeyde Adsorpsiyon ve Kompleks Oluşumu (DoktoraTezi). Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya

Uykun, Ö. A. (2016). Ağır Metal Tayini İçin Biyosorpsiyon Temelli Mikrobiyal Sensör Geliştirilmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir

Yamanoğlu, R. 2015.Powder Metallurgy.(Toz Metalurjisi)/Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Ders Notları

Yener, J. ;Z. A. 1999. Atıksulardaki Fenol ve Klorofenollerin Aktif Karbon ve Kurutulmuş Aktif Çamura Adsorpsiyonu. Tr. J. of Engineering and Environmental Science 23, 93-104.

Yetiş, C., Demirkol, C.,1984 Kil Minerallerinin Diyajenetik ve Ortamsal Nitelikleri DergiPark Jeoloji Mühendisliği Dergisi Cilt 8, Sayı 3 Sayfalar 39 - 44

Yıldız, C. 2013. Maxilon Yellow 4GL Boyar Maddesinin Bazı Oksit Mineralleri Yüzeyine Adsorpsiyonuna Ait Deneysel Dizaynı ve Optimizasyonu. BalıkesirÜniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir, 98

Yiğitarslan, S. 2015. Adsorpsiyon. Selçuk Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü Laboratuvarı(II) Ders Notu.

Published

2020-05-25

How to Cite

ONURSAL, N., DAL, M. C., KUL, A. R., & YAVUZ, Ömer. (2020). REMOVAL OF CU(II) IONS FROM AQEUOUS ENVIRONMENT VIA NATURAL MIXED CLAY, EXAMINATION OF ISOTERM, KINETIC AND THERMODYNAMIC PARAMETERS. Euroasia Journal of Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences, 7(9), 85–103. Retrieved from https://euroasiajournal.org/index.php/ejas/article/view/486

Issue

Section

Articles