Bor cevheri yıkama atık suyundan çöktürme ve elektrokoagülasyon yöntemleri ile borun giderimi ve geri kazanımı
Boron removal and recovery from industrial wastewater by using chemical coagulation and electrocoagulation methods
Yazar: GÜLŞAH KOÇYİĞİT CANDAR
Danışman: PROF. DR. ZEHRA ZEYBEK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, endüstriyel atık sulardan, kimyasal çöktürme (KÇ) ve elektrokoagülasyon (EK) yöntemleri ile bor giderimi ve hidrotermal mineralizasyon (HM) yöntemi ile geri kazanımı çalışmaları yapılmıştır. Çalışmalar sonucunda, bor giderimleri potansiyometrik yöntemle belirlenerek pH, çöktürücü miktarı, deney süresi, akım yoğunluğu ve iletkenlik gibi giderime etki eden faktörler Design Expert 7.0 programı işletilerek Cevap Yüzey Yöntemi (CYY) metodu ile optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. 


KÇ prosesinde, pH 10.5 değerinde ve 2 g/L alüm miktarında % 70.03 bor giderim verimi elde edilmiştir. pH 11.5 değerinde ve 2 g/L demir klorür çöktürücüsü kullanıldığında bor giderim verimi % 73.63'tür. Demir sülfat heptahidrat kullanıldığında pH 10.5 ve 2 g/L çöktürücü ile % 67.12 bor giderim verimi elde edilmiştir. 


EK prosesinde ise alüminyum (Al) ve demir (Fe) elektrotlar kullanılarak arıtma işlemi yapılmıştır. Al elektrot ile pH 9, akım şiddeti 0.6 A, iletkenlik 9.5 mS/cm değerinde ve 40 dakika süre yapılan deney sonucu % 61.74 bor giderim verimi elde edilmiştir. Fe elektrot ile pH 11, akım şiddeti 0.8 A, iletkenlik 12 mS/cm değerinde ve 20 dakika süre ile yapılan deney sonucu % 69.80 bor giderim verimi elde edilmiştir. 


EK prosesinde, kazanç değerleri Cohen-Coon yöntemi ile hesaplanarak, PID ile pH kontrol deneyleri yapılmıştır. pH değerinin set noktasına hızlı ulaştığı ve hata performans kriterlerinin düşük olduğu gözlenmiştir. 


Çöktürme prosesleri sonucunda elde edilen çökeltilerden, hidrotermal mineralizasyon yöntemi ile bor geri kazanımı çalışmaları yapılmıştır. XRD ve SEM yöntemleri ile analizlenerek, Al elektrot ile en yüksek bor giderim verimi elde edilen çökeltiden, NaB(OH)4 olarak geri kazanım sağlandığı tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, boron removal and recovery with hydrothermal mineralization (HM) method were carried out by chemical coagulation (CC) and electrocoagulation (EC) methods from industrial wastewater. As a result of the studies, boron removal was determined by potentiometric method, pH, precipitator amount, experimental time, current density and conductivity factors affecting the removal of the Design Expert 7.0 program was run by the Response Surface Methodology (RSM) method optimization studies were made.


In the CC process, the boron removal efficiency of 70.03 % at pH 10.5 and 2 g/L was obtained. Boron removal efficiency is 73.63 % at pH 11.5 and 2 g/L with iron chloride precipitator. When iron sulphate heptahydrate was used, it was obtained 67.12 % boron removal efficiency with pH 10.5 and 2 g/L precipitator.


In the EC process, aluminum (Al) and iron (Fe) electrodes were used for treatment. With the Al electrode, pH 9, the current intensity of 0.6 A, the conductivity of 9.5 mS/cm and 40 minutes duration of the experiment result was obtained 61.74 % boron removal efficiency was obtained. Fe electrode pH 11, current intensity of 0.8 A, conductivity of 12 mS/cm and 20 minutes of the result of the experiment as a result of 69.80 % boron removal efficiency was obtained.


In the EC process, the gain values were calculated by Cohen-Coon method and pH control experiments were performed with PID. It was observed that the pH value reached the set point rapidly and the error performance criteria were low.


As a result of precipitation processes, boron recovery by HM method has been studied. It was determined by XRD and SEM methods that the highest boron removal efficiency obtained with Al electrode was recovered as NaB(OH)4.