Elektrokimyasal atıksu arıtım prosesi ile arsenik giderimi
Removal of arsenic by electrochemical wastewater treatment process
Yazar: UĞUR GEBOLOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET KOBYA ; YRD. DOÇ. DR. M. SALİM ÖNCEL
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Arsenik = Arsenic ; Arıtma = Treatment ; Demir elektrot = Iron electrode ; Elektrokoagülasyon = Electrocoagulation ; Optimizasyon = Optimization ; Ölçek büyütme = Scale up ; İçme suyu = Drinking water

Özet:
Bu çalışmada; As içeren içme ve kullanma sularından elektrokoagülasyon (EC) prosesinin As giderimi üzerine etkisi araştırılmıştır. EC prosesinde CiAs, Akım yoğunluğu (AY), işletme süresi, elektrot yüzey alanı/arıtılan su hacmi oranı (S/V, m2/m3), elektrot bağlantı şekli (MP-P, MP-S, BP-S) ve pH' ın etkileri incelenmiştir.Başlangıç pHi değeri 6,5'de CiAs = 500 ? g/L konsantrasyonunda, AY = 2.5 A/m2'de % 98,2 As giderim verimi, EC çıkış değerinin yaklaşık pHf 7,5, istenilen As çıkış değeri, 10 ? g/L değeri için 6 dakikalık işletme süresinin yeterli olduğu saptanmış olup işletme maliyetinin 0.040 ?/m3 olduğu bulunmuştur.AY'nin As giderim veriminde etkili olduğu belirlenmiştir. AY = 2.5 A/m2'de 75 ? g/L CiAs için 7,5 dak., 150 ? g/L CiAs için 15 dak. işletme süresi gerekli olduğu ve işletme maliyetinin ise 0.091 ? 0.109 ?/m3 arasında değiştiği bulunmuştur.Elektrot bağlantı şeklininde As giderimine etkili olduğu saptanmıştır. Monopolar seri (MP-S) bağlantı şeklinde düşük işletme süresi ve düşük akım yoğunluklarında (tEC = 2.5 dak. ve AY = 2.5 A/m2) etkili olduğu belirlenmiş ve As giderim verimi ve işletme maliyeti etkinlik sırasının MP-S>MP-P>BP-S şeklinde olduğu bulunmuştur.EC prosesi ile As üzerine etki eden AY, tEC ve CiAs belirlenmiş, yüzey yanıt metodolojisi (RSM) ile optimize edilmiştir. ANOVA ve istatistiksel veriler ELC, ENC ve IM eşitlikleri kuatratik model denklemleri ile ( R2 = 0.84; Adj-R2 = 0.70 ve Prob>F 0.0054) ortaya konulmuş ve RSM sonuçları AY = 5.61 A/m2, tEC = 5 dak., CiAs = 50 ? g/L tasarım değişkenlerinde CeAs = 4.81 ? g/L, Re = %99.98, ENC = 0.01119 kWh/m ? , ELC = 0.0762 kg Fe/m3 ve 0.0662 ?/m3 elde edilmiştir.Ölçek büyütme çalışmalarında, elektrot yüzey alanı/arıtılan As içeren su hacmi oranı (S/V, m2/m3) azaldıkça işletme süresinin azaldığı (75 ? gAs/L için; 7.5 dak'dan 2.5 dak.'ya) ve işletme maliyetinin S/V = 19.5 m2/m3 değerinden sonra fazla değişmediği (0.010 ?/m3) bulunmuştur.

Abstract:
In this study As containing drinking and used water has been investigated for effect of removal of As by electrocoagulation (EC). Effect of initial concentration, current density, operating time, electrode surface area/treated water volume rate, connection mode (MP-P, MP-S, BP-S) and initial pH on EC have been performed.Removal efficiency of As containing water in EC were 98,2% when initial pH 6.5, CiAS of 500 ? g/L, current density of 2,5 A/m2 and exit parameters and operating cost were determined in 6 min. of operating time as pHfin 7.5, 10 ? g/L and 0.040 ?/m3.Current density had an effect in removal of As. When CD of 2.5 A/m2 and CiAs of 75 ? g/L, and CD of 2.5 A/m2 and CiAs of 150 ? g/L, operating times and costs were found as 7.5 and 15 min. and 0.091 ? 0.109 ?/m3.Removal efficiency of As was found to have an effect with connection types of electrode. Monopolar serie (MP-S) connection type was the most effective since removal of As had operating time of 2.5 min. and CD of 2.5 A/m2 and removal efficiency of As and operation cost were in order of MP-S>MP-P>BP-S.ANOVA and statistical data were treated with ELC, ENC and OC equations ( R2 = 0.84; Adj-R2 = 0.70 ve Prob>F 0.0054). RSM results was obtained with 5.61 A/m2, 5 min. and 50 ? g/L and design variables such as CeAs (4.81 ? g/L), Re (99.98%), ENC (0.01119 kWh/m ?? , ELC (0.0762 kg Fe/m3 and 0.0662 ?/m3) were obtained.In Scale up studies, electrode surface area/treated As containing water volume rate (S/V, m2/m3) was decreased with decreasing operating time (7.5 min. to 2.5 min. for 75 ? gAs/L) and hardly any changes in operating cost with S/V = 19.5 m2/m3 was obtained as 0.010 ?/m3.