Ultrasonik ortamda sıfır yüklü çinko ile nitrit içerikli suların arıtımı
Treatment of nitrite-containing water by combined ultrasound and zero-valent zinc
Yazar: DUYGU NUR BÜTE
Danışman: PROF. DR. ÖNDER AYYILDIZ
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu tez kapsamında, sıfır değerlikli çinko partikülleri (Zn0) ile nitritin denitrifikasyonu pH kontrolsüz ve nötr seviyelerde pH, MOPs tamponuyla kontrol edilerek araştırılmıştır. MOPs tamponu kullanıldığı durumda çinko partikülleri ile nitritin indirgenme hızı artmıştır. Bu noktadan itibaren, önerilen yöntemin sistematik analizine yönelik yürütülen tüm deneysel testlerde MOPs tamponu kullanılmıştır. 1, 2, 4, 8 ve 16 g/L çinko toz partikülü içeren nitrit çözeltilerin manyetik karıştırıcıda 60 dk karıştırılması sonucunda sırasıyla %35, %40, %44, %45 ve %48 civarında nitrit giderimi elde edilmiştir. Deneysel testlerde MOPs tamponu ile pH nötr seviyelerde tutulmuş olmasına rağmen yüksek dozlarda dahi çinko partikülleri ile nitritin standart değerin (1 mg/L NO2--N) altına indirgenmesi mümkün olmamıştır. Sıfır değerlikli çinko partikülleri ultrases ile aktive edilerek nitritin standart değerleri sağlayacak düzeyde arıtılması amaçlanmıştır. Çinko partikül dozu sabit tutulduğunda ultrasonik genliğin artmasıyla birlikte nitrit giderimi ciddi anlamda artmıştır. Ultrasonik dalgalar yüksek genlikte partikül yüzeyinde biriken oksit tabakaları temizleyerek uygulama süresince partiküllerin suda aktif kalmasını sağlar. Bu nedenle yüksek oranda elde edilen nitrit gideriminin ultrasesin yüzey korozyon etkisinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Nitrit başlangıç konsantrasyonu arttıkça ultrasonik ortamda çinko partiküllerin nitriti indirgeme kapasitesi azalmıştır. Başlangıçta 2.5, 5 ve 10 g/L nitrit azotu (NO2--N) içeren çözeltilere ultrases %75 genlikte ve çinko partikül dozu 8 g/L olarak uygulandığında tüm çözeltilerde nitrit konsantrasyonu 10 dk'da kritik seviyenin altına indirgenmiştir. Ultrases ve metalik çinko birleşimi ile nitrit ağırlıklı olarak azot gazına (%95) indirgenirken sıfır değerlikli çinko partikülleri çinko hidroksite (Zn(OH)2)(k) oksitlenmiştir.

Abstract:
Reduction of nitrite by zero-valent zinc micro-particles (Zn0) was studied with/without pH adjustment. Nitrite reduction efficiency of zinc particles increased when pH was kept neutral using MOPs. For all other experimental tests regarding the systematic analysis of suggested oxidation-reduction system, MOPs buffer was added to nitrite samples to maintain the pH neutral. When nitrite solutions containing 1, 2, 4, 8 and 16 g/L of zinc powder were mixed on a magnetic stirrer for 60 min, about %35, %40, %44, %45, and %48 nitrite removals were obtained, respectively. Although pH was kept constant with MOPs for all such tests above, the nitrite concentration could not be reduced below critical level of 1 mg/L even at high zinc powder loads.  
Ultrasound was used to activate zinc particles in an aim to improve nitrite reduction efficiency (Ceff < 1 mg/L). At constant zinc powder dosage, increasing ultrasonic amplitude significantly enhanced the rate of nitrite reduction. But for similar experimental conditions when the mixing was done with ultrasound at 75% of amplitude, nitrite reduction rate increased up to 99%. The high nitrite removal efficiency due to ultrasonic treatment has been associated with its surface cleaning effect. The reduction capacity of zinc particles decreased with increasing initial concentration. For 2.5, 5 ve 10 g/L of nitrite initialconcentrations, nitrite succesfully reduced below the critical level within 10 min at 75% of ultrasonic amplitude and 8 g/L. While nitrite predominantly reduced to nitrogen gas, zinc (Zn0) primarily oxidized to zinc hydroxide during treatment of nitrite with US/Zn0.