Sulardaki halometan öncülerinin hidrojen peroksit/demir oksit partikulleri ile kontrol edilmesi
Control of trihalomethane precursors in water by hydrogen peroxide/ ferric oxide particles
Yazar: AHMET KILIÇ
Danışman: DOÇ.DR. AYŞEGÜL LATİFOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2001
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Demir oksit = Iron oxide ; Hidrojen peroksit = Hydrogen peroxide ; Hümik maddeler = Humic substances ; Katalitik oksitlenme = Catalytic oxidation ; Trihalometanlar = Trihalomethanes

Özet:
SULARDAKİ HALOMETAN ÖNCÜLERİNİN HİDROJEN PEROKSİT/DEMİR OKSİT PARTİKÜLLERİ İLE KONTROL EDİLMESİ Ahmet Kılıç Hacettepe Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Çevre Bilimleri Anabilim Dalı ÖZET Klorlama işlemi sonucunda içme ve kullanma sularında, zehirli ve kanser yapıcı, trihalometan (THM) bileşikleri oluşmaktadır. Doğal sularda oluşan belli başlı THM'lar kloroform, bromoform, klorobromometanlar olarak açıklanmıştır ve bu kirleticiler dezenfeksiyon sırasında kullanılan klorun suda bulunan doğal organik maddeler ile reaksiyonu sonucu oluşmaktadırlar. Dolayısı ile doğal organik maddeler THM oluşumunun öncüleridir ve suda kontrollerinin sağlanabilmesi ile birlikte THM oluşumu azalacaktır. Sudaki doğal organik maddelerin büyük bir bölümünü ise hümik maddeler oluşturmaktadır. THM öncülerinin sudan uzaklaştırılmasıyla ilgili olarak son yıllarda katalitik oksidasyon işlemleri ile ilgili araştırmalar umut verici olarak görünmektedir. Bu işlemlerin sudaki organiklerin giderimindeki olumlu etkilerinin sistemde oluştuğuna inanılan hidroksil radikaller olduğu düşünülmektedir. Bu çalışmada katalitik oksidasyon yöntemlerinden biri olan hidrojen peroksit ve demir oksit kombinasyonunun sudan THM öncülerinin uzaklaştırılmasına olan etkisi araştırılmıştır. Çalışmalar iki bölümde yürütülmüştür. Birinci bölümde hidrojen peroksitin hümik asitli sularda -katalitik ayrışması, çeşitli işletme koşulları ve su kalitesi karakteristikleri altında incelenmiştir. İkinci bölümde ise kombinasyonun hümik asit giderimine olan etkisi suyun UV absorbans ve THM oluşma potansiyelindeki değişiklikler incelenerek araştırılmıştır.Birinci bölümde yapılan çalışmalar, hidrojen peroksitin hümik asit içerisinde katalitik ayrışma hızının birinci dereceden reaksiyon kinetiğine uygun olduğunu göstermiştir. Ayrışma hızının hidrojen peroksit dozajından bağımsız olduğu, demir oksit dozajlarına ise doğrusal olarak bağımlı olduğu izlenmiştir. Hidrojen peroksitin ayrışmasını hümik asitin düşük konsantrasyonları etkilememiş, ancak yüksek konsantrasyonlarda muhtemel demir-hümik komplekslerinin etkisi ile bir miktar hızlandığı görülmüştür. Aynı şekilde, pH 6- 7 aralığında da ayrışma hızı etkilenmemiş, pH 8'de ise yaklaşık % 60 oranında artmıştır. Suyun inorganik karbon içeriğinin ayrışma hızı üzerinde anlamlı bir etkisinin olmadığı görülmüştür. Genel olarak yapılan deney sonuçları hümik asitli sularda hidrojen peroksit ayrışmasının hakim olarak demir oksit partikülleri üzerinde oluştuğunu ortaya çıkarmıştır. İkinci bölümde yapılan çalışmalarda hidrojen peroksit/demir oksit kombinasyonunun hümik asit giderimine olan etkisi, suyun UV absorbans ve THM oluşum potansiyellerinde^ değişiklikler analiz edilerek incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucu hidrojen peroksitin tek başına hümik asit gideriminde etkili olmadığı, demir oksit partiküllerinin ise tek başına suyun UV absorbansında % 36'lık, THM oluşum potansiyelinde % 42'lik bir azalmaya neden olduğu görülmüştür. Kombinasyonun birlikte uygulanması halinde ise UV absorbansındaki giderim % 49'lara, THM oluşum potansiyel indeki giderim ise % 67'lere çıkmıştır. Anahtar kelimeler: Halometan öncüleri, hümik maddeler, hidrojen peroksit, demir oksit, katalitik oksidasyon Danışman: Yrd. Doç. Dr. Ayşegül Latifoğlu, Hacettepe Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Çevre Bilimleri Anabilim Dalı

Abstract:
ıu CONTROL OF TRIHALOMETHANE PRECURSORS IN WATER BY HYDROGEN PEROXIDE/FERRIC OXIDE PARTICLES Ahmet Kılıç Hacettepe University, Department of Enviromental Engineering, Enviromental Sciences Section ABSTRACT Upon chlorination, toxic and carcinogenic trihalomethanes (THM) have been produced in drinking water. Chloroform, bromoform and chlorobromomethanes have been indicated as the major THM formations produced by the reaction of chlorine with the natural constituents of water. Hence, natural organic matter has been accepted to be the THM precursors and its control will reduce the formation of THM. More, humic substances are the major constituents of natural water. In recent years, catalytic oxidation processes have been demonstrated to be effective for removal of THM precursors in water. The effectiveness of these processes have been attributed to the generation of highly reactive and non selective hydroxy! radicals. In this study, among the catalytic oxidation processes, the combination of hydrogen peroxide with iron oxide particles was investigated for the removal of THM precursors in water. The research was conducted under the two phases. In the first phase, the catalytic decomposition of hydrogen peroxide has been investigated in the presence of humic acids under the various operating conditions and water quality characteristics. In the second phase, the effect of the combination on the removal of humic acids was investigated by examining the variations in UV light absorbances and THM formation potentials in water.IV The results of the first part of the research indicated that catalytic decomposition of hydrogen peroxide in the presence of humic acids followed first order reaction kinetics. Decomposition rate was independent from the dosages of hydrogen peroxide, but linearly dependent to the dosages of iron oxide. Humic acids at low concentrations did not significantly affect the decomposition rate of hydrogen peroxide. On the other hand, a small amount of increase was observed for the decomposition rate probably by the reaction of humic-iron complexes at higher humic acid concentrations. Similarly, the rate was not affected between the pH values of 6 and 7 but increased about % 60 at pH 8. The inorganic carbon content of water did not expose any significant variation on hydrogen peroxide. Generally, the results of this study indicated that hydrogen peroxide decomposition predominantly on the iron oxide particles. In the second phase of the study, the effect of the combination of hydrogen peroxide with iron oxide on humic acid removal was investigated by analyzing the UV absorbances and THM formation potentials. The results showed no affect on the THM precursors by hydrogen peroxide alone. On the other hand, iron oxide particles presented % 36 and % 42 removal in UV light absorbances and THM formation potentials, respectively. The application of the combined process increased the removal of UV light absorbances to % 49 and THM formation potentials to %67. Keywords: THM precursors, humic substances, hydrogen peroxide, iron oxide, catalytic decomposition Advisor: Assist. Prof. Dr. Ayşegül Latifoğlu, Hacettepe University, Department of Enviromental Engineering, Enviromental Sciences Section