Koagülasyon ve flokülasyon yöntemi ile içme sularından arsenat giderimi
Arsenate removal from drinking water by coagulation and flocculation
Yazar: EMRE GÜLŞEN
Danışman: PROF. DR. MELTEM BİLİCİ BAŞKAN
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Arsenik, su kaynaklarında bulunabilen, zararlı etkileri nedeniyle ciddi sağlık sorunlarına yol açabilen doğal bir elementtir. İçme suyu kaynaklarında yüksek seviyelerde bulunan arsenik, insanların yaşam kalitesini ve sağlığını doğrudan etkilemektedir. 

Bu tez çalışmasında, içme sularından arsenat giderimi için koagülasyon ve flokülasyon yöntemi değerlendirilmiş olup koagülant madde olarak demir (III) klorür ve demir (III) sülfat kullanılmıştır. Çalışmada, pH değerinin, koagülant madde türü ve miktarıyla başlangıç arsenat konsantrasyonunun arsenik giderim verimi üzerine etkileri araştırılmıştır. Ayrıca anyonik, katyonik ve noniyonik olmak üzere üç farklı türde polielektrolit kullanımının miktar ve tür olarak arsenat giderim verimine etkisi incelenmiştir.

Çalışmaya göre, demir (III) klorür için optimum pH değeri 7,  demir (III) sülfat için optimum pH değeri 8 olarak belirlenmiştir. Koagülant madde miktarı içinse, demir (III) klorür için 50 mg/L, demir (III) sülfat için ise 40 mg/L miktarlarının en etkili giderim oranlarını sağladığı görülmüştür. Bu miktarların üzerindeki artışların giderim verimliliğini önemli ölçüde iyileştirmemiştir. Başlangıç arsenat konsantrasyonun arsenat giderimi üzerine etkisinin belirlenmesi amacıyla yapılan deneylerde, her iki koagülant maddenin kullanımında da yüksek başlangıç arsenat konsantrasyonlarında yüksek verim elde edilmiş olmasına rağmen çalışılan tüm başlangıç arsenat konsatrasyon değerlerinde suda kalan arsenik konsatrasyonu içme sularında izin verilen maximum kirletici seviyesi olan 10 ppb'nin altına düşmüştür. Polielektrolit kullanımında, özellikle katyonik polielektrolitlerin eklenmesiyle, her iki koagülant maddeyle yapılan deneylerde giderim verimliliği önemli ölçüde artmıştır.

Araştırma, koagülasyon ve flokülasyon yönteminin demir bazlı koagülant maddelerin ve polielektrolitlerin kullanımıyla, içme suyundan arsenat gideriminde uygun bir yöntem olduğunu kanıtlamıştır. Optimum pH seviyeleri, koagülant madde ve miktarıyla uygun polielektrolitlerin seçimi, içme sularından arsenatın giderilmesinde önemli bir etkinlik sağlanmıştır.

Abstract:
Arsenic is a natural element that can found into water sources and cause serious health problems due to its harmful effects. High levels of arsenic in drinking water directly affect people's life quality and health.

In this thesis, the coagulation and flocculation method was evaluated for the removal of arsenate from drinking water, using iron (III) chloride and iron (III) sulfate as coagulants. The study investigated the effects of pH value, type and amount of coagulant, and initial arsenate concentration on the efficiency of arsenate removal. Additionally, the effect of using three different types of polyelectrolytes— anionic, cationic, and nonionic—on the efficiency of arsenate removal in terms of both quantity and type was examined.

According to the results of the study, the optimum pH value for iron (III) chloride was determined as 7, and for iron (III) sulfate, it was 8. For the amount of coagulant, 50 mg/L for iron (III) chloride and 40 mg/L for iron (III) sulfate were shown to provide the most effective removal rates. Increases beyond these amounts did not significantly improve removal efficiency. In experiments conducted to determine the effect of initial arsenate concentration on removal, both coagulants achieved higher efficiencies with higher initial arsenate concentrations, yet all tested initial arsenate concentration values resulted in residual arsenic levels in the water below the permissible maximum contaminant level of 10 ppb. The use of polyelectrolytes, particularly the addition of cationic polyelectrolytes, significantly increased the removal efficiency in the experiments with both coagulants.

The research was proven that the coagulation and flocculation method, using iron-based coagulants and polyelectrolytes, is a suitable method for arsenic removal from drinking water. The selection of optimal pH levels, coagulant type and amount, along with appropriate polyelectrolytes, was achieved significant efficiency in removing arsenate from drinking water.