İki odacıklı mikrobiyal yakıt hücresinde kentsel atık su arıtımı için yeni anot geliştirilmesi
Development of a novel anode for urban wastewater treatment in two chambers microbial fuel cell
Yazar: ŞAZİYE NEHİR İKİNCİ
Danışman: PROF. DR. İRFAN AR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Mikrobiyal yakıt hücreleri (MYH), bakterilerin metabolik faaliyetlerini kullanarak elektrik üreten biyoreaktörlerdir. MYH'lerin atık su arıtımında kullanılması ise dünyada artan temiz enerji ihtiyacına yönelik umut vaat edici bir gelişmedir. Bu sebeple MYH ile atık su arıtımının verimliliğini arttırmaya yönelik birçok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmada Ankara Tatlar Atık Su Arıtma Tesisi'nden alınan kimyasal işlem görmemiş evsel atık su örnekleri, iki odacıklı, membranlı bir MYH'de kullanılmıştır. Anot bölmesinin içine yerleştirilen katot bölmesi ve reaktör tabanına paralel olacak şekilde konumlandırılan membran (Nafyon 115), yenilikçi bir tasarım olarak incelenmiştir. Karbon kumaş üzerine dikilmiş bakır elektrotlar anot ve katot olarak kullanılmış, karbon kumaşsız bakır elektrot kullanımı ile kıyaslanmıştır. Çalışma, (1) karbon kumaşa dikilmiş bakır elektrotların performans ölçümü, (2) aynı elektrotların, manyetik karıştırma uygulanarak, ardından (3) medyatör olarak metilen mavisi kullanılarak performansının değerlendirilmesi ve (4) son olarak bakırın karbon kumaşsız kullanımının performansının incelenmesi olmak üzere dört aşamada gerçekleştirilmiştir. Tüm aşamalarda katoda hava beslemesi yapılmıştır. Elde edilen en yüksek güç yoğunlukları sırasıyla 29,3, 37, 24,6, 23,5 mW/m2 bulunmuştur. Karbon kumaşa dikimli ve dikimsiz bakır elektrotların KOİ giderimleri onuncu günün sonunda sırasıyla %83 ve %24,3 değerlerine ulaşırken, kolombik etkinlik değerleri %1,62 ve %1,85 olarak saptanmıştır.

Abstract:
Microbial fuel cells are bioreactors that generate electricity by using the metabolic activities of bacteria. The use of MFC in wastewater treatment is a promising development for the increasing need for clean energy in the world. For this reason, many studies have been carried out to increase the efficiency wastewater treatment with MFC. In this study, untreated urban wastewater samples were used as fuel in a two-chamber microbial fuel cell. The cathode chamber placed inside the anode chamber and the membrane positioned parallel to the reactor bottom were examined as an innovative design. Copper wires sewn onto carbon fabric were used as anode and cathode then compared with unsewn copper electrodes. Study was carried out in four steps, namely, (1) measuring the efficiency of sewn electrodes separately, (2) with magnetic stirring, (3) then with methylene blue as a mediator, and finally, (4) by examining the performance of copper without sewing into carbon fabric. Air was supplied to the cathode at all steps. The highest power densities obtained were 29,3, 37, 24,6, 9,5 mW/m2, respectively. COD removal of the sewn and unsewn electrodes reached 83% and 24,3% respectively at the end of the tenth day. Also, coulombic efficiency values were found as 1,62% and 1,85% respectively.