Elektrodeiyonizasyon (EDI) sistemi ile sulu çözeltilerden bromat (BrO3-) giderimi
Removal of bromate (BrO3-) from aqueous solution by electrodeionization (EDI) system
Yazar: OZAN ALİ DÜNDAR
Danışman: PROF. DR. MÜŞERREF ARDA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
İnsan nüfusundaki artıştan dolayı, küresel su kaynakları artan talebi karşılayamamaktadır. Bromat (BrO3-), bromür içeren doğal suların gelişmiş yükseltgeme işlemleri sırasında yan ürün olarak oluşmaktadır ve karsinojenik ve mutajenik etkiye sahiptir. Bromat giderimi, yükseltgenme işlemi öncesinde, sırasında ve sonrasında olmak üzere üç farklı şekilde gerçekleştirilebilmektedir fakat sudaki yüksek çözünürlüğü ve kararlılığından dolayı BrO3- geleneksel giderim yöntemleriyle giderilememektedir.

Bu çalışmada, dezenfeksiyon yan ürünü olarak ortaya çıkan bromatın giderilmesi için Purolite Shallow Shell iyon değiştirici reçine içeren elektrodeiyonizasyon (EDI) sistemi kullanılmış ve yöntemin bromat giderim performansı ve bromat giderimine etki eden parametreler incelenmiştir.

EDI sisteminde bromat giderimine etki eden parametreler olarak potansiyel, besleme çözeltisi akış hızı, elektrot bölmesine beslenen Na2SO4 iletkenliği, besleme çözeltisi pH'ı ve hücre sayısı ve deney süresinin etkisi incelenmiştir. EDI sistemine uygulanacak optimum potansiyel 10 V, besleme çözeltisi akış hızı 3 L/saat ve Na2SO4 iletkenliği 10 µS/cm olarak bulunmuştur. Besleme çözeltisi pH'ının etkisi üzerine yapılan çalışmalar sonucunda uygun çözelti pH'ı 5 olarak belirlenmiştir. EDI sistemi ile deney süresi 10 saate çıkarıldığında ve beş bölmeli EDI hücresi kullanıldığında bromat derişimi 1,4 μg/L değerine inmiştir. Böylece, optimum koşullarda EDI sistemi ile bromat giderimi gerçekleştirildiğinde içme sularında izin verilen maksimum bromat derişiminin (10 μg/L) altına düşürülebileceği kanıtlanmıştır.

Abstract:
Global water resources are unable to provide the demand due to the growing human population. Bromate (BrO3-), which is produced as a byproduct of the advanced oxidation of naturally occurring bromide-containing water, has mutagenic and carcinogenic properties. There are three possible techniques to remove bromate: before, during, and after the oxidation process. On the other hand, bromate cannot be removed using traditional removal techniques due to its high solubility and stability in water.

In this study, the electrodeionization (EDI) system with Purolite Shallow Shell ion exchange resin was used to removal of the bromate that is formed as disinfection by-product and the bromate removal performance of the method and parameters that impact of the bromate removal was investigated. 

The applied potential, feed flow rate, electrode chamber Na2SO4 conductivity, feed solution pH, EDI system cell number and experiment time were investigated. The optimum applied potential was determined as 10 V, the feed solution flow rate of 3 L/h and conductivity of Na2SO4 10 µS/cm. The optimum feed solution pH was found as 5 after the experiments of the pH effect of the feed solution. The bromate concentration was decreased to 1,4 μg/L, when the experiment time was increased to 10 hours and the EDI system was used with five-compartment cell. It has been demonstrated that the maximum allowed bromate concentration in drinking water may be lowered below when bromate removal is carried out using the EDI method.