Nonafiltrasyon ve ters ozmos prosesleri ile bakır giderimi
Copper removal by nonafiltration and reverse osmosis processes
Yazar: CİHAN YEŞİL
Danışman: DOÇ. DR. HASAN KÖSEOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Bakır = Copper ; Nanofiltrasyon = Nanofiltration ; Polimerik membranlar = Polymeric membranes ; Ters osmoz yöntemi = Reverse osmosis method

Özet:
Bu tez, laboratuvar ortamında model bakır çözeltileri hazırlanarak polimerik membran prosesleri yardımıyla bakırın giderilmesini amaçlayan bir çalışmadır. Yapılan laboratuvar ölçekli çalışmalarda, polimerik NF- RO membran prosesleri kullanılmıştır. Deneyler farklı pH, basınç ve bakır konsantrasyonunda aynı deney süresi ve besleme debisinde gerçekleştirilmiştir. Böylelikle membran proseslerin farklı işletim şartlarında gerçekleştireceği verim gözlemlenmiştir. Tüm deneylerde analitik saflıktaki bakır sülfat pentahidrat (CuSO 4 .5H 2 O)deiyonize su içinde çözülerek kullanılmıştır. Her bir deney 13 saatlikbir zaman diliminde gerçekleştirilmiştir. Fakat, çalışılmakta olan sistemin işletime alınma süresi, deney sonrasındaki temizlik süresi ve kapatma prosedürleri de göz önüne alındığında toplamda deney başına 15 saatlik bir çalışma süresi gerçekleştirilmiştir.
Sistemin 12 saatlik filtrasyon süresi boyunca, besleme tankından ve süzüntü akımından 2 saatte bir numune alınmıştır. Bu numuneler; bakır için ayrı, bakır frekansları için ayrı alınmıştır. Renk, bulanıklık ve sülfat tayini için numuneler alınmıştır. Besleme tankında farklı pH değerlerine ulaşması ve amaçlanan pH standartlarını sağlayabilmek için gerekli anlarda, değişik konsantrasyonlarda HCI ve/veya NaOH çöeltileri ile tampon çözelti oluşturularak müdahale edilmiştir. Filtrasyon işlemi süresince her saatte; iletkenlik, pH, sıcaklık ölçümleri, yüksek basınç pompası çıkış basıncı, membran basıncı, süzüntü akısı ve konsantre akısı kontrolleri yapılmıştır. Alınmış olan numunelerden; ICP-MS; Perkin Elmer, NexION 300X cihazı kullanılarak bakır giderim analizi yapılmıştır. ICP-MS cihazı, analizi yapılan elemente bağlı olarak ppt gibi çok düşük hassasiyetlerde elementel analize imkan veren gelişmiş bir analitik cihazdır. Yapılan çalışma kapsamında; polimerik membran prosesleriyle sulardan bakır gideriminin verimi incelenerek literatüre katkı sunmanın dışında bakır konsantrasyonu yüksek olan atıksuların alıcı ortama deşarj edilmeden önce arıtılarak endüstriyel arıtma için bir alternatif oluşturmak hedeflenmiştir. Prosesin en önemli özelliği olan su geri kazanımı çalışmanın fizibilitesini olumlu etkileyerek yaygın etkisini arttırmaktadır.

Abstract:
This thesis is a study aiming to use polymeric membrane processes to eliminate copper from the model copper solutions prepared in a laboratory environment. Polymeric NF-RO membrane processes were used in laboratory-scale studies made. The experiments were carried out at the identical time period and feeding rate but at different conditions of pH, pressure, and copper concentrations in order to observe the yield of membrane processed under different operation conditions. In all the experiments, analytic grade copper sulphate pentahydrate (CuSO 4 .5H 2 O) was used by solving it in deionised water. Each experiment was carried out in 13 hours. However, the total work time per experiment was 15 hours including startup time, cleaning time following each experiment, and closing procedures.
During the 12-hour system filtration time, the feeding tank and the permeate flux were sampled every two hours. These samples were taken separately for copper and for copper frequencies. And samples were also taken for colour, turbidity and sulphate assay. Interventions were made by forming buffer solutions with HCI and/or NaOH solutions in different concentrations whenever this was necessary for reaching different pH values and for meeting the targeted pH standards in the feeding tank. During the filtration, hourly checks were made for conductivity, pH, temperature, high pressure pump outlet pressure, membrane pressure, permeate flux and concentrate flux. Using the ICP-MS; Perkin Elmer, NexION 300X device, copper elimination analysis was performed on the samples taken. This ICP-MS device is an advanced analytical instrument allowing elemental analysis at such high sensitivities as ppt depending on the element being analysed.
By examining the yield of eliminating copper from waters by polymeric
membrane processes, the current study aimed both to make a
contribution to the literature and also to create an alternative industrial
treatment by treating wastewater containing high copper concentration
before it is discharged to the receiving environment. Water recovery,
which is the most important feature of the process, makes a positive
impact on the feasibility of the study and improves its prevalent effect.