Oksidasyon ve filtrasyon aşamalarında sularda mangan giderimini etkileyen bazı faktörlerin araştırılması
Investigation of the factors that affect the manganese removal during oxidation and filtration processes
Yazar: HALE ÖZGÜN
Danışman: PROF.DR. CUMALİ KINACI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Demir = Iron ; Filtreleme = Filtration ; Klor = Chlorine ; Manganez = Manganese ; Oksitlenme = Oxidation

Özet:
Dogal kaynaklardan içme ve kullanma suyu olarak yararlanma sürecinde ortaya çıkanönemli sorunlardan biri olan mangan parametresinin giderimi ile ilgili farklıoptimizasyon metotlarının uygulandıgı bu çalısmanın amaçları; oksidasyon ve filtrasyonasamalarında farklı kosullarda farklı oksidant (klor, potasyum permanganat)kullanımının çıkıs suyu kalite parametreleri (mangan konsantrasyonu, bulanıklık) vepartiküler mangan fraksiyonu üzerindeki etkisini belirlemek, farklı konsantrasyonlardademir enjeksiyonu uygulamasının giderim verimi üzerindeki etkilerini incelemek vefiltre malzemesi üzerindeki mangan oksit birikimlerini ve bu birikimlerin katalitiketkisini arastırmak olarak belirlenmistir. Bu amaçlar dogrultusunda 200 l'likoksidasyon tankı ve paralel olarak isletilen 5 cm çapında 100 cm uzunlugunda 2 adetfiltre kolonundan olusan laboratuvar ölçekli bir sistem kurulmustur. Oksidasyon tankıkesikli, filtre kolonları ise sürekli olarak isletilmistir. Filtre malzemesi üzerindekimangan oksit birikimlerini belirlemek amacıyla farklı kosullar altında hazırlanmısçözeltilerde bekletilen kum ve antrasit numunelerinde Taramalı Elektron Mikroskobu(SEM) ve Enerji Dagılımlı X-Isınları Mikroanaliz Spektrometresi (EDS) ile analizlergerçeklestirilmistir. Oksidant olarak klor ve potasyum permanganat kullanılmasıdurumunda en yüksek giderim verimlerinin elde edildigi pH degerleri sırasıyla 9.5 ve5'tir. Klor ve potasyum permanganat için oksidasyon sürecindeki partiküler manganolusumu, filtre çıkıslarındaki toplam mangan konsantrasyonu ve bulanıklık degerleri ileiliskilendirilebilir. Demir enjeksiyonu ile ilgili çalısma sonuçlarına bakıldıgında; enjekteedilen çözeltinin demir konsantrasyonu arttıkça giderim veriminde artıs oldugugörülmektedir. SEM ve EDS analizleri incelendiginde, uygun oksidasyon kosullarıaltında bekletilmis kum ve antrasit numunelerinde mangan oksit kaplamasınıngerçeklestigi ve bu birikimin katalitik etkiye neden oldugu görülmüstür.Anahtar Kelimeler: Potasyum permanganat, klor, oksidasyon, filtrasyon, partikülermangan fraksiyonu, katalitik etki.

Abstract:
Different optimization methods are applied to remove manganese which is one of theimportant problems in using natural sources as a drinking water source. The objectivesof the study are to determine the effects of different oxidants (chlorine, potassiumpermanganate) on finished water quality parameters (manganese concentration,turbidity) and particulate manganese fraction in different conditions during theoxidation and filtration processes, to evaluate the effects of iron addition on the removalefficiency and to examine the coatings of oxidized manganese on filter media and thecatalytic effects of this MnOx coatings. Laboratory scale system consisting of anintermittently operated oxidation tank 200 l in volume and two paralel filter columns(continuous flow) 100 cm in height and 5 cm in diameter is set up. Scanning ElectronMicroscope (SEM) and Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometer (EDS) areused to examine the MnOx coating amounts at sand and anthracite media. Optimumremoval efficiencies for the oxidation of manganese with chlorine and potassiumpermanganate are reached at pH 9.5 and 5, respectively. Particulate manganeseformation during the oxidation of chlorine and potassium permanganate can be relatedwith the total manganese concentrations and turbidity in effluent. An increase in theconcentration of iron solution added to the system just before the filters result in anincrease at removal efficiencies. The results of SEM and EDS analyses indicate that ifappropriate conditions for oxidation are maintained, MnOx coatings are formed at filtermedia (sand and anthracite) and this form results in a catalytic effect.Keywords: Potassium permanganate, chlorine, oxidation, filtration, particulatemanganase fraction, catalytic effect.