AS (V) REMOVAL FROM AQUEOUS SOLUTIONS WITH MAGNETIC ACTIVATED CARBON PREPARED FROM ALMOND SHELL, APRICOT AND PEACH STONES MIXTURE

Abstract

Düşük konsantrasyonlarda bile ciddi kanserojen ve toksik etkilere sahip olan arsenik kirliliği uzun zamandan beri insan sağlığı açısından önemli bir problemdir. İçme suyu ve su kaynaklarındaki arsenik kirliliği dünya genelindeki pek çok ülkede insan sağlığını tehdit etmektedir. Arsenik kirliliği indirgen şartlarda yer kabuğunun jeo-kimyasal değişimlerinin ve minerallerin ayrışması gibi doğal olaylarla, maden endüstrisi atıkları, petrol rafinasyonu, kanalizasyon çamuru, tarımsal ilaçlar, seramik endüstrisi ve kömür uçucu külleri gibi insan faaliyetleriyle üretilen veya oluşturulan kaynaklardan meydana gelir. Sularda organik (doğal şartlarda 1 ?g/L'den daha düşük seviyelerde bulunur) ve inorganik bileşikleri halinde bulunur. Oksijence zengin aerobik ortamlarda arsenat yani arseniğin inorganik As(V) formu baskınken, indirgen anaerobik ortamlarda arsenit yani As(III) (pH 9.3'ün üzerinde) formu baskındır. Epidemiyolojik çalışmalarla kanıtlanmış olan arsenik kanser ilişkisi nedeniyle, içme suyundaki maksimum konsantrasyon seviyesi dünya sağlık örgütü tarafından 10 ?g/L ile sınırlandırılmıştır. Arseğinin sulardan giderilmesi amacıyla oksidasyon, kireç çöktürme, koagulasyon/filtrasyon, adsorpsiyon, iyon değiştirme ve membran prosesler gibi birçok arıtma yöntemi geliştirilmiştir. Bu metotlar arasında adsorpsiyon umut verici bir yöntemdir. Aktif karbon en yaygın kullanılan adsorbenttir. Özellikle yüzey özelliklerinin modifikasyonuyla farklı kirleticilerin giderimi için daha uygun ve seçici adsorbentler elde edilebilmektedir. Bu çalışmada; badem kabuğu ile kayısı ve şeftali çekirdeği karışımından iki farklı manyetik aktif karbon hazırlandı ve sulu çözeltilerden arsenik giderimi için kullanıldı. 375.28 m2/g yüzey alanı ve 0.2391 cm3/g toplam gözenek hacmine sahip birinci aktif karbon (MAC1), karışımın doğrudan FeSO4 ile kimyasal aktivasyonuyla hazırlandı. 396.42 m2/g yüzey alanı ve 0.254 cm3/g toplam gözenek hacmine sahip olan ikinci aktif karbon ise (MAC2), üçlü karışımın ZnCl2 ile kimyasal aktivasyonuyla elde edilen yeni bir aktif karbondan hazırlandı. Her iki aktif karbon da arsenik adsorpsiyonu için kullanıldı. Çalışmada arsenik giderimi üzerine pH, adsorbent dozu, temas süresi ve başlangıç arsenik konsantrasyonu gibi parametrelerin etkileri incelendi. Elde edilen sonuçlara göre; her iki manyetik aktif karbonla sulu ortamlardan arsenik adsorpsiyonu üzerine pH, adsorbent dozu ve temas süresinin önemli parametreler olduğu tespit edilmiştir. 10 mg/L konsantrasyonuna sahip arseniği gidermek için, en uygun pH, adsorbent dozu ve temas süresinin MAC1 için pH'dan bağımsız, 1.5 g/L adsorbent dozu ve 60 dk, MAC2 için ise pH 4, 1 g/L ve 60 dk olduğu belirlenmiştir. Bu şartlar altında, ortamdaki arsenik MAC1 ve MAC2 ile sırasıyla % 99.31 ve % 100 oranında giderilebilmiştir.Arsenic pollution, which has serious carcinogenic and toxic effects even at very low concentrations, has been a serious problem for public health for a long time. Arsenic pollution in drinking water and water resources in many countries around the world continues to threat human health. Arsenic contamination is caused by natural processes such as mineral weathering and dissolution resulting from a change in the geo-chemical environment to a reductive condition and by human activities such as mining wastes, petroleum refining, sewage sludge, agricultural chemicals, ceramic manufacturing industries and coal fly ash. It occurs in the forms of organic (usually occurs less than 1 ?g/L in natural conditions) and inorganic in waters. Arsenate (As(V)) is the predominant and stable inorganic arsenic form in the oxygen-rich aerobic environments, while arsenite (As(III)) occurs (above pH 9.3) in reducing anaerobic environments. Owing to epidemiological evidence linking arsenic and cancer, maximum concentration level in drinking water has been limited to 10 µg/L by WHO. Many treatment technologies have been developed such as oxidation, lime precipitation, coagulation/filtration, adsorption, ion exchange and membrane processes to remove arsenic from water. Among these methods, adsorption method seems to be promising. Activated carbon is the most widely used adsorbent. Particularly, it can be obtained the most suitable adsorbents for different pollutants by modifying its surface properties. In this study; two magnetic activated carbons were prepared from almond shell, apricot and peach stones mixture and used for arsenic removal from aqueous solution. First activated carbon (MAC1) having 375.28 m2/g surface area and 0.2391 cm3/g of total pore volume was prepared from the mixture by direct FeSO4 chemical activation. The second one (MAC2) having 396.42 m2/g of surface area and 0.254 cm3/g of total pore volume prepared from a novel activated carbon prepared from the triple mixture by chemical activation with ZnCl2. Both activated carbons were used as adsorbent to remove the arsenic and effects of the some parameters such as pH, adsorbent dosage, contact time and initial arsenic concentration on the arsenic adsorption were examined. According to results obtained, it has been determined that pH, adsorbent dosage and contact time are important parameter affecting the arsenic adsorption onto both magnetic activated carbons. In order to remove arsenic ions having the concentration of 10 mg/L, the most suitable pH, adsorbent dosage and contact time have been determined as adsorbent dosage of 1.5 g/L and contact time of 60 min for MAC1, pH 4, adsorbent dosage of 1 g/L and contact time of 60 min for MAC2. Under these conditions, 99.31% and 100% of arsenic in the solution have been removed by MAC1 and MAC2, respectively.