Plazma sistemlerinin çevre mühendisliği alanında kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usage of plasma systems in the field of environmental engineering
Yazar: ŞULE BÜŞRA ZAMBAK
Danışman: DOÇ. DR. SÜHEYLA TONGUR
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Termal olmayan atmosferik basınçlı plazma jetleri, çeşitli plazma destekli uygulamalarda gün geçtikçe artan bir öneme sahiptir. Sistemin tasarlanmasında bir elektrik akımını düşük basınçlı bir gaz akışından yönlendiren atmosferik plazma alanı oluşturularak atıksu ile temas ettirilmesi sonucu arıtım gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışma ile ülkemizde ilk kez atmosferik basınçta sıvı (su) arıtımına izin veren bir plazma jet reaktörü kullanılarak,  atıksu arıtma etkinliği araştırılmıştır. Özellikle tekstil, boya endüstrileri gibi bazı endüstrilerin atıksularında bulunan rengin atıksudan uzaklaştırılması geleneksel yöntemlerle oldukça zordur. Bu nedenle çalışmada, atmosferik basınçlı plazma sistemi kullanılarak renk giderimi etkinliği arştırılmıştır. Model boyalar olarak metilen mavisi (MM), metil orange (MO) giderim verimleri karşılaştırılmaktadır. 
Besleme gazı olarak oksijen ve argon gazı denenmiştir. Çalışmada sadece 5 dk' da ve 12 mg/L akış hızında plazma işlemi gerçekleştirilmiştir ve sonuçları iki farklı boya için değerlendirilmiştir. 20 mg/L başlangıç konsantrasyonlarında MM için %99, MO için %97 en yüksek giderim verimlerinin elde edildiği gözlenmiştir. Yapılan argon gazı denemesi için metilen mavisi model boyası için %97 giderim verimi elde edilmiştir. Çalışmada en yüksek renk giderim verimi (MM, %99) için enerji verimi 15.32 mg/kWs ve reaksiyon hız sabiti 0.85 1/dk olarak hesaplanmıştır. Çalışmada renkli atıksu numunesi olarak nar atıksu numunesi denenmiştir. Plazma arıtımına tabi tutulan metilen mavisi, metil oranj ve nar atıksu numunesi için KOİ giderim verimleri sırası ile %88.6, %83.7 ve %98.4 olarak bulunmuştur. Ayrıca sistemde oluşan radikallerden kaynaklı herhangi bir toksisk etkinin olup olmadığı da araştırılmıştır. Bunun için Lepidium Sativum toksisite testi kullanılmıştır. Sistemden kaynaklı bir toksik etki gözlenmemiştir.
Sonuç olarak; yapılan çalışma ile dünyada plazma teknolojisinin su arıtımında kullanılabilirliğine yönelik yapılan çalışmalardan ilham alınarak, ülkemizde de su arıtımı alanında yeni bir teknoloji olan atmosferik plazma sisteminin kullanılabilirliği değerlendirilmiştir.

Abstract:
Non-thermal atmospheric pressure plasma jets are of increasing importance in various plasma assisted applications. In the design of the system, treatment was carried out as a result of contacting the wastewater by creating an atmospheric plasma field that directs an electric current from a low pressure gas flow. With this study, wastewater treatment efficiency was investigated by using a plasma jet reactor that allows liquid (water) purification at atmospheric pressure for the first time in our country. It is very difficult to remove the color found in the wastewater of some industries such as textile and paint industries, from the wastewater with traditional methods. Therefore, in the study, the effectiveness of color removal was increased by using an atmospheric pressure plasma system. The removal efficiencies of methylene blue (MB), methyl orange (MO) as model dyes are compared. 
Oxygen and argon gas were tried as feed gas. Plasma treatment results at 5 min plasma treatment times and 12 mg/L flow rates were evaluated for two different dyes. It was observed that the highest removal efficiencies of 99% for MB and 97% for MO were obtained at initial concentrations of 20 mg/L. For the argon gas test, 97% removal efficiency was obtained for the methylene blue model dye. In the study, energy efficiency was calculated as 15.32 mg/kWh and reaction rate constant 0.85 (1/min) for the highest color removal efficiency (MB, 99%). In the study, pomegranate wastewater sample was tried as a colored wastewater sample. The COD removal efficiencies for methylene blue, methyl orange and pomegranate wastewater samples subjected to plasma treatment were 88.6%, 83.7% and 98.4%, respectively. In addition, it was investigated whether there is any toxic effect caused by the radicals formed in the system. For this, the Lepidium Sativum toxicity test was used. And no toxic effect from the system was observed.
In conclusion; In this study, the usability of the atmospheric plasma system, which is a new technology in the field of water treatment in our country, was evaluated, inspired by the studies on the usability of plasma technology in water treatment in the world.