Akü sanayi atık sularından kurşunun emülsiyon sıvı membran tekniği kullanılarak giderilmesi
The removal of lead from storage battery industry waste waters by using emulsion liquid membrane technique
Yazar: LEVENT GÜREL
Danışman: PROF.DR. HANİFE BÜYÜKGÜNGÖR
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
ivAKÜ SANAYİ ATIKSULARINDAN KURŞUNUN EMÜLSİYON SIVIMEMBRAN TEKNİĞİ KULLANILARAK GİDERİLMESİÖZETAlıcı ortam için düşük konsantrasyonlarda bile oldukça toksik bir metal olankurşun(II) iyonunun, akü sanayi atıksuyundan ileri bir arıtım tekniği olan emülsiyon sıvımembran (ELM) sistemleriyle giderimi ve giderim üzerine çeşitli parametrelerinetkilerini incelemek amacıyla ayrıntılı bir çalışma yürütülmüştür. Kurşun tüketimi enfazla olan endüstriler arasında ilk sırada akü sanayisi gelmektedir. Bu nedenle aküsanayisi seçilmiş ve deneyler bu sanayinin atıksularıyla yapılmıştır. Akü sanayiatıksuyundaki (dış faz) ortalama kurşun iyonu konsantrasyonu 3,7 mg/L civarındabulunmuş ve bu değerin 1,0 mg/L'nin aşağısına çekilmesi hedeflenmiştir.ELM sistemleri dış, membran ve iç fazdan oluşan çoklu emülsiyonlardır. Bu arıtımçalışmasında membran faz; Span 80 (Sorbitan Monooleat-Yüzey aktif madde), Kerosen(Organik çözücü), Mineral Yağ (Organik çözücü) ve D2EHPA (Di-2-EtilhekzilFosforik Asit-Taşıyıcı, Ekstrakte edici)'dan oluşturulmuştur. İç fazda ise sülfürik asitreaktifi kullanılmıştır. İlk çalışmalar en uygun arıtım verimini ve membran stabilitesinisağlayan membran fazın tespiti için yürütülmüştür. Daha sonraki deneylerde ise dışsucul faz pH'ı, dış faz organik ligand içeriği, iç faz normalitesi ve zamanparametrelerinin değişiminin kurşun giderimine etkisi incelenmiştir.ELM sistemlerine yönelik sentetik örnekle yapılan daha önceki çalışmalarda(Altaş,2002) kullanılan emülsifikasyon hızı(7940 devir/dakika) ve emülsifikasyon zamanı(1dakika) gibi parametreler bu çalışılan sistemlere uyarlanmış, olumlu sonuçlar eldeedilmiş ve deneyler bu parametre değerleriyle yapılmıştır. Çalışmalarda kullanılan dışfaz hacmi 250 mL'dir. İç faz(9 mL) ve membran fazın(11 mL) karıştırılmasıyla eldeedilen emülsiyon fazın hacmi, daha öncesinde yapılan ön deneyler sonucunda 20 mLolarak bulunmuş ve çalışmalar bu hacimle yürütülmüştür. Reaktör karıştırıcı hızı 300devir/dakika olarak seçilmiştir. Arıtım genelde 30 dakika süreyle uygulanmış, ancak busüre dolmadan uygun giderimin gerçekleştiği görülmüştür.Dış fazdaki kurşun konsantrasyonunun azaltılması için yapılan çalışmaların yanısıra, ELM sisteminin kurşun arıtımı esnasında su ortamındaki Kimyasal Oksijenİhtiyacı(KOİ) yüküne olan katkısını incelemek amacıyla da deneyler yürütülmüş vevyukarıdaki membran katkı maddelerine ek olarak ksilen, toluen organik çözücülerininve Tween 85(Polioksietilen (20) Sorbitan Trioleat) yüzey aktifinin bu yüke etkisiaraştırılmıştır.Sonuç olarak %99'un üzerinde yüksek giderim verimleri arıtımın ilk 5 dakikalıkperiyotlarında elde edilmiş ve kurşun konsantrasyonu 0,1 mg/L'nin altınadüşürülmüştür. Atıksuyun ortalama 14 mg/L olan başlangıç KOİ değerinin arıtımınsonunda yaklaşık olarak 200 mg/L mertebesine ulaştığı belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Emülsiyon Sıvı Membran(ELM) Sistemleri, akü sanayi atıksuyu,kurşun(II) iyonu giderimi, KOİ yükü

Abstract:
viTHE REMOVAL OF LEAD FROM STORAGE BATTERY INDUSTRYWASTEWATERS BY USING EMULSION LIQUID MEMBRANE TECHNIQUEABSTRACTA detailed study was conducted for the removal of lead (II) ion which was verytoxic even in low quantities to the receiving environment, from storage battery industrywastewater by Emulsion Liquid Membrane (ELM) system an advanced treatmenttechnique, and to investigate the effects of the several parameters on the removal. Thestorage battery industry is in the first order among the industries which have the highestconsumption of lead. Therefore, storage battery industry was chosen and theexperiments were made with this industry?s wastewaters. The average lead ionconcentration in the storage battery industry wastewater (external phase) found 3.7mg/L, and reducing this value below 1 mg/L was aimed.ELM systems are multiple emulsions which consist of external, membrane andinternal phases. In this treatment study, membrane phase was constituted from Span 80(Sorbitan Monooleate- Surfactant), Kerosene (Organic solvent), Mineral Oil (Organicsolvent) and D2EHPA (Di-2-Ethylhexyl phosphoric acid- Carrier, Extractant).Sulphuric acid reagent was used in internal phase. The primary studies were conductedfor the determination of membrane phase which obtained optimum treatment efficiencyand membrane stability. In the subsequent experiments, it was observed that the effectof changes of parameters such as external phase pH, external phase organic ligandcontent, internal phase normality and time on the removal of lead.The parameters, such as emulsification rate (7940 rpm) and period (1 minute) usedin the studies devoted to ELM systems made by the synthetic sample (Altaş, 2002),were adapted to these studied systems, positive results obtained and the experimentswere done with these parameter values. The external phase volume used in the studies is250 mL. The volume of emulsion phase which constituted by mixing the internalphase(9 mL) and the membrane phase(11 mL) was found 20 mL from the preliminaryexperiments done before and the studies conducted with this volume. The reactorstirring rate was chosen 300 rpm. The treatment generally applied for thirty minutes, butit was seen that the optimum removal was occurred below this period.viiBesides the studies made for decreasing the lead concentration in external phase,the experiments were conducted to investigate the contribution of ELM system to theChemical Oxygen Demand (COD) load of the aqueous environment during the leadtreatment. In addition to the membrane additives written above it was investigated thatthe effect of the organic solvents xylene and toluene, and surfactant Tween 85(Polyoxyethylene (20) Sorbitan Trioleate) to the COD load.Consequently, high removal values above 99% were obtained in the first fiveminutes of the treatment and the lead concentration was decreased below 0.1 mg/L. Itwas determined that the initial COD value of wastewater which was averagely 14 mg/Lreached approximately 200 mg/L at the end of the treatment.Keywords: Emulsion Liquid Membrane (ELM) Systems, storage battery industrywastewater, removal of lead (II) ion, COD load