ADSORPSİYON (ADSORPTION)

... konulu sunumlar: "ADSORPSİYON (ADSORPTION)"— Sunum transkripti:

1 ADSORPSİYON (ADSORPTION)
Adsorpsiyon: Yüzeyde tutma Bir fazda bulunan iyon ya da moleküllerin, bir diğer fazın yüzeyinde yoğunlaşması ve birikmesi işlemi adsorpsiyon olarak tanımlanır. Adsorbent ya da sorbent: Tutan madde Adsorbat ya da sorbat: tutulan madde (Not: Absorpsiyon: Emme/içine alma) Adsorpsiyon, herhangi bir çözeltiden belirli bir maddenin (adsorbatın) uzaklaştırılması için bir adsorbentın (soğurucunun) kullanılmasından oluşan yöntemdir. Su arıtımında, ileri atıksu arıtımında ve organik atıkları içeren endüstriyel atıksuların arıtımında yaygın olarak kullanılan adsorbent Aktif Karbon’dur. Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

2 Fiziksel adsorpsiyon;
Adsorpsiyon Türleri Fiziksel adsorpsiyon; “Van Der Walls” bağlarının oluşumu ile olur. Adsorpsiyon sıcaklıkla azalır. Kimyasal adsorpsiyon; Kimyasal bağ oluşumu var. Adsorpsiyon sıcaklıkla artar Elektrostatik adsorpsiyon; Adsorbat ile adsorbent yüzey arasındaki elektriksel çekim ile olmaktadır. Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

3 Adsorbentler Aktif Karbon Aktif Alumina Silika jel Sentetik polimerler
Zeolit Moleküler elek Toprak, kil, bentonit... ... Şekil. Sıvı içinde saçılan moleküllerin derişimleri ile arakesiti kateden madde miktarı arasındaki ilişki Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

4 GAC ve PAC türü aktif karbonun karşılaştırılması
Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

5 Adsorpsiyon Aşamaları
Adsorpsiyon üç aşamada gerçekleşir; Makro Taşınım (film difüzyonu): Difüzyon etkisiyle suda çözünmüş maddenin sıvı-katı kesişim yüzeyine hareketi makro transport aşamasıdır. Mikro taşınım (gözenek difüzyonu): Mikro transport adsorbatın mikro veya daha küçük açıklıklarına hareketidir. Sorpsiyon (kılcal yapı boşluklarında adsorpsiyon): İnorganik veya organik maddelerin adsorbentin yüzeyine adsorpsiyonu. <10Angsrom ise Mikropor; Angs. ise mezopor; >500Angs. ise makropor. Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

6 AC’da Organik Maddelerin Adsorplanmasının Şematik Gösterimi
Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

7 Adsorpsiyon İzotermleri
Adsorpsiyon, adsorbant yüzeyde biriken madde konsantrasyonu ve çözeltide kalan madde konsantrasyonu arasında bir denge oluşuncaya kadar devam eder. Matematiksel olarak bu denge adsorpsiyon izotermleri ile açıklanabilir. Adsorpsiyon izotermleri; - Freundlich izotermi - Langmuir izotermi - BET (Brunauer, Emmet, Teller) izotermi Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

8 Organik Maddelerin Adsorplanabilirlik Durumu
Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

9 Freundlich İzotermi Ce: Adsorpsiyon sonrası çözeltide kalan madde konsantrasyonu (mg/L) x/m=qe: Birim adsorbant üzerine adsorplanan madde miktarı (mg/g) Kf: Freundlich kapasite faktörü=(mg absorbat/g aktif karbon)(L su/mg adsorbat)1/n 1/n: Freundlich yoğunluk parametresi. V: Çözelti hacmi, L Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

10 Bazı Organik Maddelerin Freundlich İzoterm Sabitleri
Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

11 Ce: Adsorpsiyon sonrası çözeltide kalan maddenin konsantrasyonu (mg/l)
Langmuir İzotermi Ce: Adsorpsiyon sonrası çözeltide kalan maddenin konsantrasyonu (mg/l) x/m=qe: Birim adsorbant üzerine adsorplanan madde miktarı (mg/g) a ve b: Deneysel sabitler Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

12 BET(Brunauer – Emmett – Teller ) İzotermi
Brunaur, Emmett ve Teller tarafından geliştirilen BET izotermi, çok tabakalı adsorpsiyonun açıklanabilmesi için, Langmuir izotermine göre daha kullanışlıdır. Bu model, adsorbentin yüzeyde birden fazla tabaka oluşturduğunu varsaymaktadır ve bu açıdan Langmuir izoterminin her bir tabakaya uygulanmış şekli olarak ifade edilebilir. Bir adsorpsiyonunun hangi izotermle daha iyi açıklandığının bulunması için deneysel olarak elde edilen veriler tüm izoterm denklemlerine uygulanıp grafiğe dökülür. Bir veya daha fazla izoterm de, deneysel verilerle uygunluk gösterebilir. BET denklemi aşağıdaki eşitlikle gösterilmektedir: Denklem düzenlenerek aşağıdaki lineer eşitlik elde edilir. Denklemlerdeki B ve sabitler olup yandaki lineerize edilmiş grafik yardımıyla hesaplanabilir. Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

13 Adsorpsiyon verilerinin analizi
Granular aktif karbon (GAC) (Adsorbant ya da sorbant) miktarı, m, gram Adsorbatın (ya da sorbatın) solüsyondaki denge konsantrasyonu, Ce, mg/L 3,37 0,001 3,27 0,01 2,77 0,1 1,86 0,5 1,33 Yanda verilen tablo, 3.37 mg/L adsorbat bulunan çözeltinin GAC ile yapılan kesikli adsorbsiyon test sonuçlarını ifade etmektedir. Testlerde kullanılan sıvı (çözelti) hacmi 1Litre. Langmuir ve Freundlich katsayılarının bulunması. Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

14 Co Ce Co-Ce m x/m Ce/(x/m)
3,37 - 3,27 0,1 0,001 100 0,0327 2,77 0,6 0,01 60 0,046167 1,86 1,51 15,1 0,123179 1,33 2,04 0,5 4,08 0,32598 Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

15 Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

16 Temel İşlemler L. Adsorpsiyon

17 Kaynaklar: Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 4th Ed., McGraw-Hill. Reynolds, T.D., Richards, P.A.,Çevre Mühendisliğinde Temel İşlemler ve Süreçler, İkinci Baskı, Çeviri: Prof.Dr. Ülker Bakır Öğütveren, Efil Yayınevi, Ankara, 2011. Temel İşlemler L. Adsorpsiyon