Nano malzemelerle modifiye edilmiş membranlar ile yüzeysel su kaynaklarından pestisit giderimi
Pesticide removal from surface water sources by membranes modified with nanomaterials
Yazar: İBRAHİM ÖZTÜRKMEN
Danışman: PROF. DR. NURAY ATEŞ ; PROF. DR. NİĞMET UZAL
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu tezin temel amacı, membran prosesinin yenilikçi uygulamaları ile Konya şehrine su sağlayan Altınapa Baraj Gölü Havzası'nda, tarımsal kaynaklı pestisitlerin (asetoklor, metoklor, fentiyon ve alaklor) arıtma performanslarının araştırılmasıdır. Tez kapsamında NF90 ve NF270 iki farklı nanofiltrasyon (NF) membran ve BW30-XFR ve SW30-HR iki farklı ters ozmoz membran (RO), 3-(3,4-Dihydroxyphenyl)-L-alanine (L-DOPA) ve nanomalzemeler (TiO2 ve Al2O3) ile modifiye edilmiştir. Modifikasyon işlemlerinin değerlendirilmesi için membranların SEM, yüzey temas açısı, FTIR ve AFM analizleri gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon sonuçları BW30-XFR, SW30-HR, NF90 ve NF270 membranlarının L-DOPA, L-DOPA+TiO2 ve L-DOPA+ Al2O3 ile başarılı bir şekilde modifiye edildiklerini göstermektedir. NF270 membranı dışında, özellikle L-DOPA+nanomalzeme modifiye tüm membranların hidrofilikliği artmıştır. L-DOPA ve L-DOPA+nanomalzeme modifiye membranların safsu ve hamsu akı değerleri saf membranların akı değerlerine göre artış göstermiştir. Saf ve modifiye RO ve NF membranları ile asetoklor için %97,6, alaklor için %97,5, metolaklor için %97 ve fentiyon için %97,5'in üzerinde pestisit giderim verimleri elde edilmiştir. 10 bar basınç altında işletilen L-DOPA+nanomalzeme modifiye NF90 ve NF270 membranları saf NF90 ve NF270 membranlarına göre sırası ile %163 ve %24 daha yüksek akı sağlamıştır. Bu sonuçlar daha düşük enerji ve daha yüksek akı ile pestisitleri %97 ve üzerinde uzaklaştırma performansı ile su arıtımı ve mikrokirletici gideriminde modifiye NF90 membranlarının önemli avantajlar sağlayacağını göstermektedir. 

Anahtar Kelimeler: Yüzeysel su, membran filtrasyon, modifikasyon, L-DOPA, pestisit arıtımı

Abstract:
The main purpose of this thesis is to investigate the treatment performances of agricultural pesticides (acetochlor, methochlor, fenthion and alachlor) in the Altınapa Dam Lake Basin, which supplies water to the city of Konya, with innovative applications of the membrane process. Within the scope of the thesis, are two different nanofiltration membranes (NF) (NF90 and NF270) and are two different reverse osmosis membranes (RO) (BW30-XFR and SW30-HR) were modified by 3-(3,4-Dihydroxyphenyl)-L-alanine (L-DOPA) and nanomaterials (TiO2 and Al2O3). SEM, surface contact angle, FTIR and AFM analyzes performed to evaluate the modification processes. The characterization results show that the BW30-XFR, SW30-HR, NF90 and NF270 membranes were successfully modified with L-DOPA, L-DOPA+TiO2 and L-DOPA+ Al2O3. Except for the NF270 membrane, the hydrophilicity of all membranes, especially L-DOPA + nanomaterial modified, increased. Pure water and raw water flux values of L-DOPA and L-DOPA + nanomaterial modified membranes increased compared to the flux values of pure membranes. Pesticide removal efficiencies of >97.6% for acetochlor, >97.5% for alachlor, >97% for metolachlor and >97.5% for fenthion were obtained with virgin and modified RO and NF membranes. L-DOPA + nanomaterial modified NF90 and NF270 membranes operated under 10 bar pressure provided 163% and 24% higher flux to virgin NF90 and NF270 membranes, respectively. These results show that modified NF90 membranes will provide significant advantages in water treatment and micropollutant removal, with lower energy and higher flux, pesticides removal performance of 97% and above.

Keywords: Surface water, membrane filtration, modification, L-DOPA, pesticide treatment