Atık çamurlar ve doğal malzemeler ile sulardan florür iyonu gideriminin araştırılması
Investigation of removal of flouride ion from waters using waste sludge and natural materials
Yazar: MEHMET BEYHAN
Danışman: DOÇ. DR. M. TALHA GÖNÜLLÜ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2003
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Su ortamlarındaki florür iyonunun kaynağı doğal formasyonlardan kaynaklanabildiği gibi yüksek konsantrasyonda florür içeren elektronik, cam, alüminyum ve demir çelik gibi endüstrilerin atıksu deşarjlarından da kaynaklanmaktadır. Florür iyonu, yüksek konsantrasyonlarında sucul ortam canlı hayatına ve içme sularında standart değerin üzerinde bulunması ile de konsantrasyona bağlı olarak, dişlerde kalıcı lekelere, iskelet sisteminde florosis hastalığına ve ileri boyutta toksik etkilere sebep olmaktadır. Bu tez çalışmasında, sulardan florür iyonu gideriminde alüminyum içeren bazı doğal malzemeler, endüstri tesisi atığı ve içme suyu arıtma tesisi alüm çamurlarının rolü araştırılmıştır. Mukayese yapabilmek ve giderme mekanizmaları hakkında deliller elde edebilmek için, alüminyum sülfat, alüminyum hidroksit, alüminyum oksit ve metalik alüminyum tozu gibi saf alüminyum bileşikleri ile de florür iyonu giderme çalışmaları yapılmıştır. Çalışmanın tümünde toplam 10 malzeme için deneysel araştırmalar yapılmıştır. Doğal malzemeler olarak, pomza, bentonit ve perlit, endüstriyel atık olarak, Seydişehir Alüminyum Tesisinden alman boksit çamuru ve içme suyu arıtma tesisi atığı olarak da Kağıthane ve Ömerli İçme Suyu Arıtma Tesislerinden alınan alüm çamurları kullanılmıştır. Çalışmalar, kesikli deney şartlan kullanılarak, içme suyu ve endüstriyel ölçekte florür iyonu gideriminin araştırılması, materyallerin aktifleştirilmesi/rejenerasyonu ve su ortamındaki bazı farklı anyonların florür giderimi üzerindeki etkisinin belirlenmesi hedeflerine yönelik olarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, pomza ve bentonitin yapılarında bulunan alüminyum bileşiklerine ve yapılan aktifleştirme işlemlerine rağmen, florür iyonu giderimi sağlamadığı görülmüştür. Boksit çamuru ve perlit ise aktifleştirilerek iyi bir florür iyonu tutucu materyal özelliği kazandırılmıştır. Kurutulmuş Kağıthane ve Ömerli alüm çamurları ile doz ve dane çapma bağlı olarak %50-%90 aralığında florür iyonu giderimi başarılmıştır. Alüm çamuru ile elde edilen basan nedeniyle yüksek konsantrasyonda florür iyonu içeren endüstriyel atıksulan antmak için de araştırma yapılmış ve uygulamaya yönelik tatminkar sonuçlar elde edilmiştir. Çalışılan malzemelerin aktifleştirme ve rejenerasyondan sonra kullanılması sonucunda meydana gelen madde kaybı ve malzemelerin kullanılması ile su kalitesi üzerine olan etkileri de araştmlmış ve aktifleştirme ve rejenerasyondan sonra alüm çamurunun daha iyi tutma kabiliyeti kazandığı belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Florür, Florür Giderimi, Alüm Çamuru, Adsorpsiyon, Doğal Malzemeler

Abstract:
The source of fluoride ion in water environments results from natural formations and industrial effluents such as electronics, glass, aluminum and steel. Depending to its concentration, fluoride ion can cause harmful effects on aquatic environment and human bodies such as dental and/or skeletal florosis and toxic effects. In this study, the role of removal of fluoride ion by some un-tested natural materials such as pumice, bentonit and perlite, an industrial sludge as bauxite sludge provided from Seydişehir Aluminum Plant and alum sludge and rapid filter top side material obtained from Kağıthane and Ömerli drinking water treatment plants of Istanbul is investigated. To make a comparison and understand the mechanism of fluoride ion removal, some pure aluminum compounds such as aluminum sulfate, aluminum hydroxide, aluminum oxide and metallic aluminum powder has been used. Totally 10 materials has been tested in the removal studies. Batch type experimental studies were conducted in order to get information about fluoride removal capabilities from low- and high-content fluoride waters, the effect of the activation/regeneration treatment of different materials, and the effects of some anions apart from fluoride on the removal. Pumice and bentonite are found to be inefficient on removal of fluoride ion even with activation and regeneration treatments. Contrarily, following the activation treatment, bauxite sludge and perlite had enriched capability. An excellent removal was obtained with 103°C dried alum sludge samples from drinking water treatment plants. By alum sludge being a waste type, up to 90% removal was achieved depending to dosage and particle size. In addition to low-content fluoride works, high-content fluoride wastewaters from some type of industrial facilities were tested by alum sludge samples, and satisfactory removal efficiencies were received. Key Words: Fluoride, Removal of Fluoride, Alum Sludge, Adsorption, Natural Materials