Teknoloji Kritik Elementlerin çevrede Etkileri Ve Pomza Bazlı Yenilikçi Kompozitlerin Kullanıldığı Adsorpsiyon Metodu ıle Atıksulardan Giderimi (teknokompozit)

Bu proje kapsamında, Teknoloji Kritik Elementler arasında en öncelikli elementlerden olan Lityum ve Seryum, özellikle güneş enerjisi yatırımlarının hızlandığı ülkemizde de önceliğe girdiği düşünülerek incelemeye esas alınmıştır. Bu projede birincil hedef olarak, Li ve Ce elementlerinin sucul ve toprak kirlenmesini simüle etmek üzere farklı canlılar üzerinde sentetik numuneler hazırlanarak ekotoksikolojik etkilerini araştırmaktır. Bu çalışmada, bitki toksisitesi araştırmaları bulgularına göre uygulanan lityum dozları kontrol ile karşılaştırıldığında 2 ppm Li uygulamasında bitkinin yaş ağırlığında sayısal olarak artış en yüksek değeri göstermiş daha sonra ise bitkinin yaş ağırlığında düşüş olduğu belirlenmiştir. Yine Tere bitkisinin kuru ağırlık değerleri incelendiğinde artan Li dozları ile birlikte dalgalanma olduğu görülmektedir. Ancak bitkinin yaş ve kuru ağırlıklarındaki bu değişimler istatistiksel olarak önemli bulunamamıştır. Roka bitksine artan miktarlarda uygulanan Ce bitkinin yaş ağırlık ve kuru ağırlık mikktarlarında azalmalara neden olduğu belirlenmiştir. Bu durum istatistiksel olarak % 5 düzeyinde önemli bulunmuştur. 8 ppm Ce uygulaması ile birlikte bitkini yaş ve kuru ağırlığı farklı gruplarda yer almış olup azalmış olduğu ve Seryumun toksik etkilerinin olduğu belirlenmiştir. Sucul akut ve kronik toksisite deney sonuçlarına göre; Seryum elementi için yapılan mikroalg deneyi numunelerinin bazılarında stimülasyon görünmekledir. Artemia salina ve Daphnia magna akut testlerinde çalışılan konsantrasyonlarda toksik etki gözlenmemiştir. Kronik etki ise 3. gün sonunda belirgin olmuştur. Projenin önemli ikinci hedefi ise, düşük maliyetli olduğu gözlenen pomza ile yenilikçi kompozit üreterek sentetik hazırlanan numunelerden Ce ve Li’’un adsorpsiyon metodu ile giderimi ve desorpsiyon metodu ile geri kazanımı ve magnetik pomzanın tekrar kullanımı araştırılmıştır. %20 demir doplanan element/pomza oranı esas alınmıştır. Lityum (LiNO3) ve seryum (CeN3O9.6H2O) adsorpsiyon deneylerinde başlangıç konsatrasyonu ICP-OES ile yapılan kalibrasyon çalışmasına göre en hassas olan değerler esas alınarak seçilmiştir. Lityum adsorpsiyon çalışmalarında çok yüksek pomza oranında bile verim elde edilmediğinden, bu proje çerçevesindeki bütçe olanakları ile daha ileri çalışmalara gidilememiştir. Diğer yandan Seryum adsorpsiyon çalışmaları çok yüksek giderim verimi sağlamıştır. Sonuçlara göre, ? Langmuir izoterm modeli uygun çıkmıştır. ? Langmiur izoterminde hesaplanan ayrılma faktörü 0-1 aralığında bulunmuş ve buna göre adsorpsiyon işlemi tercih edilebilecektir. ? Sıcaklık arttıkça giderimi artarken 35 dereceden sonra artış olmamıştır. Desorpsiyon prosesi distile su, NaOH ve HCl kullanılarak uygulanmış ve yapılan ICP analizleri sonucunda HCl ile yapılan desorpsiyon veriminin en yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Buna göre, magnetik pomzanın yeniden kullanılabilirlik (reuse) çalışması için HCl ile yapılan desorpsiyon çalışması tercih edilmiştir. Buna göre, desorpsiyon verimi %46.7’dir. Magnetik pomzanın tekrar kullanılması halinde seryum giderim verimi %96.4’ten %73’e düşmüştür.In this project, lithium and cerium technology critical elements as becoming important with the spreading of solar energy systems in Turkey, were investigated for i) ecotixicty to two plants (Eruca vesicaria subsp. sativa (Mill) (Rocket plant), Lepidium sativum) and three aquatic species (Unicellular microalgae (Selenastrum capricornutum), Daphnia magna, Artemia salina) and ii) their adsorptive removal using magnetite pumice composite. According to the results of plant species, Lithium affected weight of the pllants starting from 2 ppm concentration while cerium displayed toxic effect starting from 8 ppm. Results of aquatic species showed that growth of microalgae was stimulated by cerium at low concentrations. No acute toxic effect was observed to Daphnia magna and Artemia salina. Chronic toxicity to both crustascae was evidenced after 3 rd of exposure. Particle size of pumice powder varied in the range of 10-100 nm. Pumice powder was doped with magnet,te ferrous at 20% ratio considering the results of our previous studies. Lithium (LiNO3) and cerium (CeN3O9.6H2O) were purchased from Sigma Aldrich as the highest purity. Their concentrations for adsorption studies (Li=25 mg/L and Ce=20 mg/L) were identified according to calibration curves obtained with ICP-OES. No adsorpion of lithium was observed when 7.5 g magnetite pumice composite was used as adsorbent. Thus adsorption studies focused more on cerium that was removed at a high efficiency using a dose of 0.5 g magnetite pumice composite. Adsorption data fitted Langmuir isotherm. Temperature affeted adsorption efficieny up ton 35 0C. Recovery of cerium was attempted by using three desorption media namely distilled water, NaOH and HCl. Using HCl provided the highest desorption (46.7%) of cerium. Thus recovery and reuse of magnetite pumice compoiste was experimented using HCl. As the adsorption efficiency of cerium dropped from 96.4% to 73% after 1 st reuse of magnetite pumice composite the experiments were stopped to evaluate alternative methods for a higher recovery and reuse efficency. It is useless to note that the results of this project are preliminary to reach technological conlcusion yet. However, as the results of cerium are very promising for both adsorption and desorption-reuse the project group will focus on the development of new projects to perform further invesrtigations

A review on aquatic and photoxicity effect of cerium and lithum from rare earth elements

Dünya yüzeyinde çok az bölgede ve az miktarda bulunan elementler (Nadir Toprak Elementleri-REE) teknolojik gelişmelere paralel olarak hızla kullanılıp tüketilmektedir. Diğer genel ismi Teknoloji Kritik Elementler (TKE) olan bu elementlerin kullanım oranlarının artması ile çevrede bulunma sıklıkları ve miktarları da artmıştır. TKE’ler, mühendislik nanopartikülleri arasında yer almakta olup çevre ortamlarında güneş ışığı altında oldukça reaktif ve fizikokimyasal olarak dinamik bir hale gelmekte ve çevrede risk oluşturmaktadır. Dolayısıyla, bu nanopartiküllerin neden olacağı çevresel risklerin anlaşılması amacıyla ekotoksisite çalışmaları yoğun olarak sürdürülmektedir. Bu çalışmada, TKE’ler arasında ilk dikkat çeken metallerden olan, Lityum (Li) (çoğunlukla uzun ömürlü pillerden kaynaklanan) ve Seryum (Ce) (elektronik sanayiinde vazgeçilmez hale gelen ve özellikle yarı iletkenlerde kullanılan) ile ilgili sucul ve fitotoksik bulgular değerlendirilmiştir.There are in very few regions and few amounts elements (Rare Earth Elements-REE) on the surface of the earth are rapidly used and consumed in parallel with technological developments. Another common name of these elements is the Technology Critical Elements (TCE) have increased their frequency and quantity with increasing their usage rates. TCEs are among the engineered nanoparticles become highly reactive under sunlight in environmental areas and physicochemically dynamic and pose a risk to the environment. Therefore, ecotoxicity studies are intensively carried out in order to understand the environmental risks caused by these nanoparticles. In this study, amongst the TCE, Lithium (Li) (originated mostly from batteries), and Cerium (Ce) (indispensable in electronic industry and used especially in semiconductors) have been evaluated according to aquatic and phytotoxic findings