Ardışık kimyasal ve elektrokimyasal yöntem ile atık sudan bor giderimi
Boron removal from wastewater by sequential chemical and electrochemical method
Yazar: ÇAĞLAR ATEŞ
Danışman: PROF. DR. HALE HAPOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Fabrikaların kapasitelerinin ve sayılarının artışı, ülke gelişimine önemli katkı sağlamakla birlikte neden oldukları çevre kirliliği önemli bir sorun olarak ortaya çıkmıştır. Bu nedenle gerek dünyada gerekse ülkemizde çevre kirliliği son yıllarda ele alınan başlıca konular arasında yer almaktadır. Endüstriyel atık sularda bulunan ve biyolojik olarak parçalanamayan kimyasalların varlığı büyük çevresel tehditlerden biridir. Bu nedenle endüstriyel atık suların alıcı ortamlara bırakılmadan önce çeşitli yöntemlerle arıtılması gerekmektedir. Bu çalışmada ardışık kimyasal ve elektrokimyasal yöntemler kullanılarak bor fabrikasından elde edilen atık suların arıtılması gerçekleştirilmiştir. Bor giderme işlemi, deşarj sınırları dikkate alınarak araştırılmıştır. Maksimum bor uzaklaştırma hedefini sağlamak için Ca(OH)2/B2O3, pH ve akım şiddeti değişkenlerinin optimum işletme değerleri elde edilmiştir. Bu parametrelerden pH elektrokimyasal adımda kontrol edilen değişken olarak seçilmiştir.  Oransal-integral kontrol edici pH kontrolü için uygulanmıştır. Kontrol edici parametreleri Tyreus-Luyben yöntemi ile hesaplanmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda optimum bor giderim koşulları 1gr bor oksit (B2O3) için 2,1 Ca(OH)2/B2O3 oranı, 7,30 pH ve 4,5 A akım şiddeti olarak bulunmuştur. Optimum işletim koşullarında, maksimum %  92,05 bor giderimi pH kontrollü ardışık arıtım metodu ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bu bor giderim yüzdesinin, pH kontrolsüz sonuçla karşılaştırılması, yaklaşık %  8 bor giderme artışı göstermiştir. Kimyasal proses basamağındaki pH kontrolü, parasibirskite mineral oluşumu durumunda etkili olmamasına karşın elektrokimyasal proses adımı pH kontrolüyle birlikte bor giderme yüzdesini önemli ölçüde artırabilmektedir. Elektrokoagülasyon basamağının pH kontrollü ve kontrolsüz bor giderme verimleri sırasıyla %  38.94 ve %  20.35 olarak bulunmuştur.

Abstract:
The increase in capacity and the number of factories causes significant environmental problems while contributing to the development of the country. Therefore in the world and also in our country, environmental pollution appears as an important research topic in the recent years. Existence of non-biodegradable chemicals in the industrial wastewater is one of the major environmental threats. Therefore industrial wastewater must be purified by different techniques before being discharged into the receiving environments. In this study, treatment of wastewaters obtained from boron factory using sequential chemical and electrochemical methods was executed. Boron removal process was investigated by considering discharge limits. Optimum operating values of Ca(OH)2/B2O3, pH and current intensity variables were obtained to reach maximum boron removal goal. From these parameters the pH was chosen as the controlled variable in the electrochemical treatment step. Proportional-integral controller was applied for pH control. Tyreus-Luyben method was used to calculate the controller parameters. As a result of experimental studies, the optimum boron removal conditions were found as the Ca(OH)2/B2O3 ratio of 2,1gr to 1gr, pH of 7,30 and current density of 4,5 A. At the optimal operating conditions, the maximum boron removal of 92,05 %  was achieved by pH controlled sequential treatment method. The comparison of this boron removal percentage achieved with the result obtained without pH control showed about 7%  boron removal increment. The pH control in the chemical process step was not effective in case of parasibirskite mineral formation whereas the electrochemical process step along with pH control could significantly increase boron removal percentage. The boron removal efficiencies of the electrocoagulation step with and without pH control were found as 38.94%  and 20.35%  respectively.