Bir elektrokimyasal işleme uygulamasında atık elektrolitin ağır metal iyonlarından arındırılması ve geri kazanımı
Removal of heavy metal ions in the waste electrolyte and it?s recycle in an electrochemical application
Yazar: GÖZDE ERGİN
Danışman: PROF. DR. MİRZAHAN HIZAL ; YRD. DOÇ. SELİS ÖNEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Ağır metal iyonları = Heavy metal ions ; Metal işleme = Metal processing ; İyon değişimi = Ion exchange

Özet:
Bu çalışmada elektrokimyasal işleme tezgahında bakır parçaların işlenmesi sonrası ağır metal iyonları ile kirlenen elektrolit sıvısının arıtılarak sisteme yeniden beslenmeye hazır hale getirilmesi amacı ile tezgah çevre birimleri dahilinde yeni bir sistem önerilmiştir. Elektrokimyasal işleme (EKİ) metal bir parçanın yüzeyinin iyonlaştırma yöntemi ile işlenmesine ve metal iyonlarının elektrolit ile işleme bölgesinden uzaklaştırılmasına dayanmaktadır. Elektrolit, işlenen metalden kopan iyonlar ile kirlenmektedir. Su kaynaklarının hızla tükendiği çağımızda, endüstriyel sularda bulunan ağır metal iyonlarının giderilmesi ve suların yeniden kullanıma hazır hale getirilmesi önem taşımaktadır. Elektrokimyasal işleme sonucu bakır iyonları ile kirlenmiş elektrolit sıvısının arıtılması için iyon değiştirme yöntemi, iyon değiştirici olarak ise kağıt filtre, Türkiye'de yaygın rezervleri olan doğal zeolit ve polimer bazlı katyon tutucu reçine Lewatit TP 207 kullanılmıştır. Lewatit TP 207 reçimesinin bakır iyonlarının arıtımında % 100 verim sağladığı tespit edilmiştir. Ağır metal iyonları içeren elektrolit sıvısını en verimli şekilde arıtma ve sisteme geri besleme yöntemi geliştirilmiş ve matematiksel olarak modellenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda bakır iyonları ile kirlenmiş elektrolit sıvısı bakır iyonlarından zeolit ile 2 saat etkileşime girdikten sonra % 40 oranında, filtre ile 3 kez filtrelendikten sonra % 90 oranında arındırılmıştır. Lewatit TP 207 kolonundan geçirildikten sonra ise %100 oranında arıtma sağlanmıştır. Geliştirilen matematiksel model ile bakır iyon derişimine bağlı olarak reçine kolonunda geri-yıkama yapılmaksızın kolonun en fazla kullanım süresi 23 saat olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, a new system within the peripheral units of an electrochemical machine is proposed for the purpose of treatment and preparation for recycling of an electrolyte solution polluted with heavy metal ions during machining of a copper work piece. Electrochemical machining (ECM) depends on the machining of a metal piece by ionization of the atoms on the material surface and removal of the metal ions from the work area. The electrolyte is polluted by the ions removed from the surface. In a century where water resources are rapidly diminishing, waste water treatment and reuse of water are of great importance. In this study, to remove the copper ions from a polluted electrolyte solution, ion exchange method is used with filter paper, an adsorbent zeolite that is found in wide reserves in Turkey, and a cation holder polymer based resin Lewatit TP 207 are used as ion-exchange media. Lewatit TP 207 resin has been found to provide 100% efficiency in the removal copper ions in the electrolyte. A treatment and recycle system is developed and mathematically modeled for the removal of copper ions and reuse of the electrolyte. The results of experiments indicates that the copper ions in the electrolyte solution can be removed 40 % after two hours of mixing with zeolite and 90 % after three times filtrating with filter paper. 100 % of copper ions can be removed using Lewatit TP 207 resins. The maximum application time for the resin column without any backwashing and depending on the concentration of copper has been determined as 23 hours by using the mathematical model.