Demir bilya anot elektrotlar kullanarak elektrokoagülasyon prosesi ile içme sularından arsenik giderimi
Removal of arsenic from ground water using iron ball anodes by electrocoagulation process
Yazar: EMRAH ŞIK
Danışman: PROF. DR. ERHAN DEMİRBAŞ ; PROF. DR. MEHMET KOBYA
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Kimya = Chemistry ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Demir elektrot = Iron electrode ; Su arıtma = Water treatment ; İçme suyu arıtma = Drinking water treatment

Özet:
Su kaynaklarındaki arsenik kirliliği, Türkiye'nin yansıra tüm dünyada karşılaşılan en önemli çevresel problemlerden biridir. Dünya Sağlık Örgütü (WHO, World Health Organisation) tarafından insan sağlığı üzerinde ki etkilerinden dolayı içme sulardaki maksimum arsenik konsantrasyonunu (MCL), 50 µg/L'den 10 µg/L'ye düşürmesi ile ülkemizde arsenik kirliliği sorunu daha da önemli bir hale gelmiştir. Bu yüzden sulardan daha etkili bir As giderim yönteminin gerekliliği ortaya çıkmıştır.
Bu çalışmada Fe bilya anotların kullanıldığı hava takviyeli kesikli bir elektrokoagülasyon reaktörü ile içme sularından arsenik giderimi amaçlanmıştır. Deneysel tasarım optimizasyonu ile (Box-Behnken) sulardan As(III) ve As(V) giderim üzerine bağımsız değişken etkilerinin yansıra anyon ve katyonların As giderimi üzerine etkileri de incelenmiştir. Yanıtlar ile bağımsız değişkenler arasındaki ilişkinin kuatratik model eşitlikleri ile ifade edildiği ve ANOVA analizinde ise yüksek R2 (>0.85) and Adj-R2 (>0.80) değerleri bulunmuştur. Fe anotlar ile As(III) ve As(V) giderimi üzerine özellikle akım şiddeti (i), EC süresi (tEC), hava debisi (Qhava) ve reaktör anot yüksekliği (h)'nin etkisi olduğu görülmüştür. İstenen MCL'nin sağlanması bakımından değerlendirecek olursak; Fe anotlar ile As(V) gideriminin As(III)'den daha düşük tEC ve i değerlerin de sağlandığını göstermiştir. Ayrıca bu prosesin As(III) gideriminde de etkili olduğu saptanmıştır. 
Arsenik giderim verimi, zamana karşı CSiO3-Si ve CPO4-P anyonlarındaki konsantrasyon artışı ile azalırken diğer anyonlar önemli bir etki göstermemişlerdir. Diğer taraftan, zamana karşı CFe ve CCa katyonlarındaki artış arsenik giderim verimi üzerine önemli bir etki göstermişdir. Sonuç olarak bu çalışma sulardan As giderimi için alternatif bir proses olarak düşünülebilir.

Abstract:
Arsenic contamination in the water sources is one of the most important environmental problems in the world including Turkey. The problem especially became more critical when World Health Organisation (WHO) decided to reduce the maximum level of arsenic concentration (MCL) in drinking water from 50 µg/L to 10 µg/L due to negative effects on the health. Therefore, the development of more effective arsenic removal methods has been required since then.
In this study, the removal of arsenic from waters was carried out in an air lift batch mode electrocoagulation (EC) reactor where Fe balls were used as anode materials. Effects of independent variables besides anions and cations on removal of As(III) and As(V) from waters were investigated by Box-Behnken experimental design optimization. The relationship between responses and independent variables was expressed with quadratic model equations and high values of R2 (>0.85) and Adj-R2 (>0.80) from ANOVA analysis were obtained. Effects of especially current (i), EC time (tEC), air flow rate (Qhava) and column height in the reactor (h) on removal of As(III) and As(V) from waters were observed when Fe anode balls were used. As we considered to provide the required MCL on removals of As(V) and As(III) with Fe anode balls, values of lower tEC and i showed for better removal efficiency of As(V) with Fe anode balls. In addition, this process was also very effective for removal of As(III). Removal efficiency of arsenic was reduced with increasing concentrations of CSiO3-Si and CPO4-P while its removal efficiency is increased with increase in operating time. The rest of the anions show hardly noticable effect on the removal effciency of arsenic. In contrast the removal efficiency of arsenic significantly increased by increasing concentrations of CFe and CCa and its removal efficiency increased when operating time increased. As a conclusion, this study could be considered for removal of arsenic from waters as an alternative process.