Farklı asitlerle yüzeyleri modifiye olmuş aktif karbon ile dezenfeksiyon yan ürünleri öncü maddelerinin adsorptif giderimi
Adsorptive removal of natural organic substances forming disinfection by-products with activated carbon modified with different acids
Yazar: AYÇÜRÖK SANCAKTAR
Danışman: PROF. DR. ŞEHNAZ ŞULE KAPLAN BEKAROĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tez çalışmasının amacı, ticari toz aktif karbon (TAK) kullanılarak içme suyundan doğal organik maddelerin (DOM) adsorpsiyon prosesi ile gideriminin araştırılmasıdır. Adsorpsiyon prosesinde adsorban olarak kullanılan TAK'ların yüzeylerine farklı asitlerle modifikasyon işlemi uygulanmıştır. TAK adsorpsiyonlarının DOM giderim verimleri karşılaştırılmıştır. Modifikasyon işlemi için sülfonik asit ve nitrik asit seçilmiştir. Modifikasyon işlemi sonrasında aktif karbonlara (AK) karakterizasyon testleri yapılmıştır. Su numuneleri farklı özelliklere sahip Eğirdir Gölü ve Darıderesi Göletinden temin edilmiştir. İçme suyu kaynaklarının karakterizasyon özellikleri incelenmiş ve spesifik UV absorbans (SUVA) değerleri düşük olarak tespit edilmiştir. Tez çalışmasında adsorpsiyon çalışmasına kinetik deneyler ile başlanmıştır. Kinetik deney setlerinde orijinal ve sülfonik asit ile modifikasyon işlemi gören AK kullanılmıştır. Burada belirlenen süre ile izoterm deneyleri gerçekleştirilmiştir. Kinetik testlerin adsorpsiyon kinetiğini tanımlamak için pseudo birinci derece model ve pseudo ikinci derece model kinetik modelleme çalışılmıştır. Modelleme sonucunda pseudo 2. Dereceden hız modeli ile uyum tespit edilmiştir.  Kinetik testlerde 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 72, 96 saat denenmiştir. Deneyler sonucu izoterm deneyleri için 24 saat temas süresine karar kılınmıştır.  İzoterm testlerde 24 saatlik temas süresinde 1, 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100 ve 200 mg/L adsorban dozları test edilmiştir. Ayrıca su numunelerinin pH değeri ~7 olacak şekilde ayarlanarak su kaynakları için iki izoterm deney seti daha hazırlanmıştır. Doğal pH değerlikli su numuneleri ile yapılan DOM giderim deneylerinde en yüksek %68 giderim verimi elde edilmiştir. UV254 giderim verimi ise %98'e ulaşmıştır. pH değerinin 7'e ayarlandığı çalışmalarda DOM ve UV254 giderim verimlerinin en yüksek değerleri sırasıyla %79 ve %98 olarak tespit edilmiştir. İzoterm test sonuçları, Freundlich izoterm modeli ile uygunluk göstermiştir ve Eğirdir Gölü için izoterm sabitleri; en yüksek KF değeri 4, en yüksek n değeri 2,09 olarak tespit edilmiştir. Darıderesi göleti için en yüksek KF değeri 3,83 ve en yüksek n değeri 1,35 olarak bulunmuştur. İzoterm testlerde en yüksek R2 değeri 0,99 bulunmuştur.

Abstract:
The aim of the thesis study is to investigate the adsorption of natural organic matter (NOM) from drinking water using commercial powdered activated carbon (PAC). The PAC surfaces used as adsorbent in the adsorption process were modified with different acids and their removal efficiencies were compared. Sulfonic acid and Nitric acid were preferred for the modification process. After the modification process, characterization process was applied to activated carbons (AC). Drinking waters of Lake Eğirdir and Darıderesi Pond were used for the experiments. Characterization features of drinking water sources were examined and specific UV absorbance (SUVA) values were found to be low. Original and sulfonic acid-modified AC were used in the kinetic experiment sets. Isotherm experiments were carried out for the specified time here. As a result of the modeling, compatibility with the pseudo second order velocity model was determined. In kinetic tests, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 72, 96 hours were tried. As a result of the experiments, a 24 hours contact time was decided for the isotherm experiments. In isotherm tests, adsorbent doses of 1, 2.5, 5, 10, 25, 50, 75, 100 and 200 mg/L were tested during a 24 hours contact time. In DOM removal experiments conducted with water samples with natural pH value, the highest removal efficiency of 68% was achieved. UV254 removal efficiency reached 98%. In studies where the pH value was adjusted to 7, the highest values of DOM and UV254 removal efficiencies were determined as 79% and 98%, respectively. Isotherm test results showed compliance with the Freundlich isotherm model and isotherm constants for Lake Eğirdir; The highest KF value was 4 and the highest n value was 2.09. For Darıderesi pond, the highest KF value was 3.83 and the highest n value was 1.35. The highest R2 value in isotherm tests was found to be 0.99.