METAL TOPLAYICI KAHVE

METAL TOPLAYICI KAHVE Hazırlayan Öğrenciler Öykü ZİNCİRCİOĞLU 7-E Artun ÖZCAN 7-E Danışman Öğretmen Gökhan TUFAN İZMİR, 2013

İÇİNDEKİLER 1.Proje özeti...2 2.Projenin amacı...3 3. Giriş...3 4.Yöntem...6 5. Ulaşılan sonuçlar ve sonuçların değerlendirilmesi...7 6. Proje Bütçesi...9 7. Proje Takvimi...9 8.Kaynaklar...9 1

Proje Adı: METAL TOPLAYICI KAHVE 1. Proje özeti: Bu projede, kullanılmış atık kahve tozları ile endüstriyel atık sulardan ağır metal arıtımı amaçlanmıştır. Farklı bir yöntemle, ucuz ve kullanılmayan atık bir malzeme ile ağır metalleri arıtmaya karar verdik. Bu iş için filtre edilmiş kahve atığı kullanmaya karar verdik ve sırasıyla aşağıdaki aşamaları gerçekleştirdik. 1. Aşama: 0,1 gram potasyum dikromatı saf tarttık. 250 mililitre suda çözdük. Hazırladığımız çözeltinin ph ını ölçtük. Hazırlamış olduğumuz 250 mililitrelik çözeltiden 50 şer mililitre alarak 3 erlene aktardık. 1. erlene 2 damla, 2. erlene 1,5 damla, 3. erlene 1 damla hidroklorik asit damlatarak ph ları 1, 2, 3 olacak şekilde ayarladık. 3 den sonraki, bazik ortama kadar olan ph denemelerini sonuçlara göre yapmaya karar verdik. Her bir erlene 1 er gram kahve tozu ekledik. 19 saat boyunca çalkalamalı su banyosunda beklettik. İşlem sonunda kahve atıklarını süzerek ayırdık ve sonuçları kaydettik. 2. Aşama: Kahve miktarının arıtım verimine etkisini gözlemek için daha düşük miktarlarda kahve ile ph 1 de denemeleri tekrarladık. Bunun için 0,25 ve 0,5 gram kahve atıklarını hazırlamış olduğumuz çözeltilere atarak, bir önceki aşama gibi çalkalamaya bıraktık. Sonuçları kaydettik. 3. Aşama: Kahve atıklarının ne kadar zamanda metal arıtımı gerçekleştiğini bulmak için, ph 1 de hazırlanan mangan ve krom çözeltilerine 0,50 gram kahve atarak, çalkalamaya bıraktık. Yarım saatte bir erlenlerin içinden pastör pipeti ile örnekler alarak, arıtımın gerçekleştiği zamanı belirledik. Bu projede, sulu çözeltilerden metal iyonları gideriminde kullanılan yöntemlere alternatif bir yöntem geliştirdik. Krom ve mangan metallerinin arıtımında, atık bir materyal olan filtre edilmiş kahve atıklarını kullandık. Kahve atıkları ile sentetik olarak hazırlanmış krom atık suyunda 0,5 gram kahve atığı ile 2 saatte %100 arıtım gerçekleştirebildik. Aynı yöntemle mangan çözeltisinde 0,5 gram kahve atığı kullanılarak yarım saat gibi kısa bir sürede %100 arıtım gerçekleştirdik. Yapmış olduğumuz çalışma, arıtım zamanı ve verimi açısından oldukça iyi, uygulanabilir, maliyeti düşük, ağır metal arıtımında güvenle kullanılabilecek bir metottur. 2

2. Proje Amacı: Bu projede, kullanılmış atık kahve tozları ile endüstriyel atık sulardan ağır metal arıtımı amaçlanmıştır. 3. Giriş: 12 Ekim 2012, günlerden cuma, haberlere göre evsel, endüstriyel, tarımsal ve kimyasal atıkların hızla kirlettiği Karadeniz, balıkların yanında insan sağlığı açısından da büyük risk oluşturuyor. Sinop Su Ürünleri Fakültesi bilim adamlarının sudaki metal kirliliğini saptamak amacıyla dip balıklarının taşıdığı ağır metaller üzerine yaptığı araştırma, barbun, mezgit, izmarit balığı, dikenli vatoz, Akdeniz midyesi ve deniz salyangozunun civa, kobalt, çinko, kurşun, bakır, mangan, krom, kadmiyum gibi metal elementleri taşıdıklarını tespit etti. Sinir, kas fonksiyonları, solunum, dolaşım, bağışıklık sistemi, hormonal denge kaybı, davranış, büyüme ve üreme gibi birçok hayati fonksiyonu olumsuz etkileyerek geri dönüşü olmayan zararlara neden olabilen balıklardaki zehirli metaller, ölüme dahi sebebiyet verebiliyor. Çevre problemlerinden birisi olan su kirliliği en çok Karadeniz de yaşanıyor. Birçok nehirden denize dökülen kimyasal maddeler, boyalar, petrol ürünleri, endüstriyel, evsel ve modern tarım atıkları denizi hızla kirletiyor. Balıkların karaciğer, iç organ, böbrek ve dalak gibi organlarında biriken ağır metaller tüketimle insanlara geçebiliyor. Sinop Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi Temel Bilimler Bölümü Başkanı Prof. Dr. Levent Bat, yapılan araştırmalarda bazı balıkların karaciğer, iç organ, böbrek ve dalak gibi organ ve dokularında yüksek derecede metal biriktirdiklerinin belirlendiğini söyledi. Prof. Dr. Bat, Balıklar metalleri vücut yüzeyinden, solungaçlardan, su içerek veya besin alımı sırasında yutarak sindirim yoluyla alabiliyor. Özellikle kadmiyum, civa, kurşun ve kromu aktif doku ve organlarında biriktirebiliyor. Yapılan çalışmalar, karaciğer, iç organ, böbrek ve dalak gibi organ ve dokularında yüksek derecede metal biriktirdiklerini gösteriyor. Bu metallerin balık dokularında artması, toksik etki yapabilir. Bu balık ve diğer canlıları tüketen insanların sağlığı da tehlikeye girebilir, hatta ölümlere neden olabilir. dedi 1 Balıklar ve insanlar tehlikede diyor haberler. Merak ediyoruz. Ağır metal nedir? Neden bu kadar tehlikeliler? Bu konuda öncelikle araştırma yapmaya karar verdik. Dokuz Eylül Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü nün kongre notlarında yazan bilgilere göre; endüstri atıklarının su ortamlarına boşaltılması, çevresel açıdan, evsel atıklara oranla çok daha büyük bir tehlike oluşturmaktadır. Endüstriyel atık su içerisinde bulunabilen toksik maddeler, sudaki canlı yaşamın kısa sürede tükenmesine yol açmaktadır. Bu tür birikim gösteren maddelerin uzun vadede muhtemel kanserojen etkisi pek çok araştırmaya konu 3

olmuş, günümüzde ise bir kısmının kanserojen olduğu kesinlik kazanmıştır. Endüstri atıkları içerisinde en önemli grubu tehlikeli ve zararlı maddeler oluşturmaktadır. Tehlikeli atıkların adı ve tanımı ülkeden ülkeye çok büyük değişim göstermektedir. Özel atıklar, tehlikeli atıklar, tehlikeli ve zararlı atıklar ülkemizde, zehirli atıklar, zor atıklar, sakıncalı atıklar gibi pek çok farklı isim altında ele alınan tehlikeli atıklar; birçok ülkede kabul edildiği şekliyle şu grupları içermektedir: metaller ve ağır metaller, boya atıkları, ilaç sanayi atıkları 2 Peki bu metaller ve ağır metaller neler Tübitak ın dergisi şöyle tanımlamış Ağır metal üzerinde anlaşılmış özgün bilimsel bir tanım yok. Kimyada, biyolojide ve tıpta, hayli farklı tanımlar kullanılıyor. Örneğin kimyada kullanılan tanımlardan birine göre; ağır metaller, elementler tablosunda, bakırla civa arasında yer alan ve atom ağırlıkları 63.546 ile 200.590 arasında bulunan, özgül ağırlıkları da 4.0 dan büyük olan elementlere deniyor. Ancak bu tanım, örneğin bizmutu dışarıda bırakıyor. Bir başka kimya tanımı ise ağır metalleri; elementler tablosundaki; titanyum, hafnium, arsenik ve bizmut tarafından köşelenen, fakat selenyum ve telleryumu da içeren grup olarak tanımlıyor. Kimyada değişik tanımları bulunan ve dolayısıyla standartlaşmamış olan ağır metal terimi, biyolojide, tarımda ve tıpta, daha da gevşek biçimde kullanılıyor. Örneğin tıpta ağır metal zehirlenmesi; gerçek ağır metallerin olduğu kadar; ağır metal olmayan manganez, alüminyum veya berilyumun aşırı miktarlarının yol açtığı sağlık sorunlarını da kapsıyor. Halbuki bir metalin toksik metal olarak etiketlendirilmesi, pek bir anlam taşımıyor. Örneğin; sodyumu saf metal olarak yutmak, yaşamsal bir tehdit oluşturur. Bundan kaçınmamız gerekirken, sodyum klorüre, yani tuza olan gereksinimimizi de, düzenli olarak karşılamamız gerekiyor. Öte yandan, canlı organizmalar; kobalt, bakır, demir, manganez, molibdenyum, vanadyum, stronsiyum ve çinko gibi bazı ağır metallerin eser miktarlarına gereksinim duyuyor. Fakat bu ağır metallerin aşırı miktarları organizmaya zararlı olabiliyor. Civa, kurşun ve kadmiyum gibi diğer ağır metallerin ise, organizmalara bilinen hiçbir yararı yok. Ancak zamanla vücutta birikmeleri, memelilerde ciddi hastalıklara yol açabiliyor 3 Bu metallerin arıtımı için bu zamana kadar neler yapılmış Sulardan atık maddelerin özellikle de ağır metallerin giderilmesinde kullanılan en uygun yöntem adsorbsiyondur. Ağır metal iyonu içeren atık suların arıtılması temelde metal iyonunun kimyasal olarak çöktürülmesine dayanır. Özellikle aktif karbon, sulu çözeltilerden metal iyonları gideriminde oldukça etkili bir adsorban olmasına rağmen maliyetinin yüksek olması daha düşük maliyetli adsorbanlara yönelmeyi gerektirmiştir. Bu amaçla çalışılan adsorbanlar arasında çeşitli endüstriyel atıklar kül, çamur, lignin vb. ile tarımsal atıklar ağaç kabukları, muz, pirinç kabuğu, yer fıstığı kabuğu, çeşitli bitkilerin yaprak ve sapları vb. yer 4

almaktadır. Ayrıca hayvancılık faaliyetleri sonrasında açığa çıkan hayvan kemikleri, yumurta kabukları ve deniz canlılarına ait kılçık ve kabuklar da adsorban olarak kullanılmaktadır. Bunlara ek olarak ağır metal gideriminde bilinen ve uygulamalarına sıklıkla rastlanan adsorbanlar arasında kitosan, zeolit, linyit, turba, narenciye kabuğu, talaştır.4 Tekstil endüstrisinde değerlendirilmeyecek nitelikte kısa elyaf, yün, tiftik ve ipek yapılarını oluşturan protein molekülleri, üzerindeki karboksil, amin ve amid grupları ile suda çözünmüş bulunan ağır metal katyonlarını kendine bağlar.5 Sulak olan toprağa kök salmış hızlı büyüyen bitkiler örneğin kedi kuyruğu, kamış besin maddeleri ve ağır metallerle kirlenmiş suların arıtılmasında etkin bir şekilde kullanılır.6 Yaptığımız tüm bu araştırmalar sonucunda, farklı bir yöntemle, ucuz ve kullanılmayan atık bir malzeme ile ağır metalleri arıtmaya karar verdik. Bu iş için filtre edilmiş kahve atığı kullanmayı düşündük. 5

4. Kullanılan yöntem: 1. Aşama: 0,1 gram potasyum dikromatı saf tarttık. 250 mililitre suda çözdük. Hazırladığımız çözeltinin ph ını ölçtük. Hazırlamış olduğumuz 250 mililitrelik çözeltiden 50 şer mililitre alarak 3 erlene aktardık. 1. erlene 2 damla, 2. erlene 1,5 damla, 3. erlene 1 damla hidroklorik asit damlatarak ph ları 1, 2, 3 olacak şekilde ayarladık. 3 den sonraki, bazik ortama kadar olan ph denemelerini sonuçlara göre yapmaya karar verdik. Her bir erlene 1 er gram kahve tozu ekledik. 19 saat boyunca çalkalamalı su banyosunda beklettik. İşlem sonunda kahve atıklarını süzerek ayırdık ve sonuçları kaydettik. 2. Aşama: Kahve miktarının arıtım verimine etkisini gözlemek için daha düşük miktarlarda kahve ile ph 1 de denemeleri tekrarladık. Bunun için 0,25 ve 0,5 gram kahve atıklarını hazırlamış olduğumuz çözeltilere atarak, bir önceki aşama gibi çalkalamaya bıraktık. Sonuçları kaydettik. 6

3. Aşama: Kahve atıklarının ne kadar zamanda metal arıtımı gerçekleştiğini bulmak için, ph 1 de hazırlanan mangan ve krom çözeltilerine 0,50 gram kahve atarak, çalkalamaya bıraktık. Yarım saatte bir erlenlerin içinden pastör pipeti ile örnekler alarak, arıtımın gerçekleştiği zamanı belirledik. 5. Sonuçlar, Sonuçların Değerlendirilmesi: 1. Aşama: 1 gram kahve atığı ve ph ı 1 olan mangan ve krom çözeltisinde % 100 arıtım gerçekleşti. Bu nedenle bundan sonraki çalışmalarımızı ph 1 deki çözeltilerde yapmaya karar verdik. 7

2. Aşama: 0,5 gram kahve atıkları ile yapılan çalışma, 0,25 gram kahve atıkları ile yapılan çalışmaya göre daha iyi bir arıtım gerçekleşmiştir. 1 gram kahve atığı ile 0,5 gram arasında ise fark gözlenmemiştir. Bu nedenle bundan sonraki çalışmalarımızı kahve sarfiyatını engellemek için 0,5 gram kahve atıkları ile yapmaya karar verdik. 3. Aşama: İçlerine 0,5 gram toz kahve atılan 50 şer mililitrelik çözeltilerden ph ı 1 olan 2 saatte, aynı şekilde hazırlanan ph ı 1 olan potasyum permanganat ise yarım saatte arıtılmıştır. Bu projede, sulu çözeltilerden metal iyonları gideriminde kullanılan yöntemlere alternatif bir yöntem geliştirdik. Krom ve mangan metallerinin arıtımında, atık bir materyal olan filtre edilmiş kahve atıklarını kullandık. Kahve atıkları ile sentetik olarak hazırlanmış krom atık suyunda 0,5 gram kahve atığı ile 2 saatte %100 arıtım gerçekleştirebildik. Aynı yöntemle mangan çözeltisinde 0,5 gram kahve atığı kullanılarak yarım saat gibi kısa bir sürede %100 arıtım gerçekleştirdik. Yapmış olduğumuz çalışma, arıtım zamanı ve verimi açısından oldukça iyi, uygulanabilir, maliyeti düşük, ağır metal arıtımında güvenle kullanılabilecek bir metottur. 8

6. Proje Bütçesi: Filtre kahve: 50 TL Potasyum dikromat, potasyum permanganat, hidroklorik asit: 15 TL 7. Proje çalışmasının takvimi: 01.10.2012-30.10.2012 Proje ile ilgili literatür kaynak taraması yapıldı. 03.11.2012-05.11.2012 Potasyum dikromat ile ilgili deneyler yapıldı. 12.11.2012-14.11.2012 Potasyum permanganat ile ilgili deneyler yapıldı. 21.11.2012-22.11.2012 Arıtımların ne kadar sürede gerçekleştiği tespit edildi. 8. Kaynaklar: 1.http://www.haberler.com/5-balik-turunde-agir-metaller-cikti-tuketici-4009327-haberi/ 2. http://www.erimsever.com/makmuh/mmo/aritmakongre/10095.pdf 3. http://biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=6&soru_id=2989 4.http://www.belgeler.com/blg/1dyo/doal-kaynaklardan-elde-edilen-adsorbanlarla-sulardanair-metal-giderimi-removal-of-heavy-metals-from-water-with-organic-based-naturaladsorbents 5. http://www.ekoloji.com.tr/resimler/3-3.pdf 6. http://assets.wwftr.panda.org/downloads/ramsar_5.pdf 7.http://maycalistaylari.comu.edu.tr/calistaykimya/sunumlar/projeraporlari//grup_kil_proje_rap oru.pdf 9