Başta denim yıkama suları olmak üzere tekstil yıkama sonucu oluşan atıksuların sıfır atık/temiz üretim yaklaşımı ile geri kazanımı için taşınabilir bir proses tasarımı ve prototip geliştirilmesi
Developing a portable process design and prototype for the recovery of wastewater originated from textile washing, especially denim washing water, with a zero waste/clean production approach
Yazar: EREN ER
Danışman: PROF. DR. TANER YONAR
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında laboratuvar ortamında sentetik olarak hazırlanan indigo mavisi sulu çözeltisinin Sn/Sb/Ni-Ti anot ve Pt-Ti katot kullanılarak elektrooksidasyonun yöntemiyle renk ve KOİ giderimi araştırılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında NaCl, KCl, Na2SO4 ve K2SO4 tuzları ile çalışılarak uygun destek elektrolit türü araştırılmıştır. Çalışmalara en uygun destek elektrolit türü olarak NaCl ile devam edilmiştir. Elektrooksidasyon da etkin olan pH, akım yoğunluğu, destek elektrolit konsantrasyonu ve zaman parametreleri Merkezi Kompozit Tasarım (MKT) yoluyla tasarlamak için Yanıt Yüzeyi Yöntemi (YYY) kullanılmıştır. Tasarım, 4 faktör ve bunların 3 farklı seviyeleri ile 7 merkez deneyi içermektedir. Renk ve KOİ giderimi için YYY neticesinde önerilen quadratik modelin F değeri renk giderimi için 22,71 ve KOİ giderimi için 29,59 olarak ölçülmüştür. Korelasyon katsayısı değeri (R2) ise renk ve KOİ giderimi için sırasıyla % 95,21 ve % 96,28 olarak elde edilmiştir. Yüksek R2 değeri, deney aralığında hesaplanan ve gözlemlenen sonuçlar arasında iyi bir uyum olduğunu göstermektedir YYY sonucunda optimum koşullar pH: 11, akım yoğunluğu: 51,01 mA/cm2, destek elektrolit konsantrasyonu: 1565,66 mg/l ve süre: 120 dakika olarak bulunmuştur. Optimum şartlar altındaki gerçekleştirilen kontrol deneyinde renk ve KOİ giderimi sırasıyla % 98,93 ve % 97,43, ayrıca enerji tüketimi 17,49 kWh/kg KOİ olarak bulunmuştur. Çalışmanın son aşamasında bir prototip dizayn edilmiştir. Silindirik şeklindeki polietilen (PE) tank içerisinde yerleştirilen teflon şase içerisindeki 3 anot ve 4 katot ile pilot ölçekte elektrooksidasyon yöntemiyle deneme çalışmaları yapılmıştır. YYY sonucunda bulunan optimum koşullarda gerçekleştirilen çalışma neticesinde renk ve KOİ giderimi için sonuçlar sırasıyla, % 95,26 ve % 92,16 bulunmuştur. Çalışmanın bulgularına göre, elektrooksidasyon yöntemiyle başta denim yıkama suları olmak üzere tekstil yıkama sonucu oluşan atıksuların arıtılması için umut verici olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
In this thesis, color and COD removal of a synthetically prepared indigo blue aqueous solution was investigated by electrooxidation using Sn/Sb/Ni-Ti anode and Pt-Ti cathode. In the first stage of the study, NaCl, KCl, Na2SO4 and K2SO4 salts were used to investigate the appropriate support electrolyte type. The studies continued with NaCl as the most suitable support electrolyte type. Response Surface Methodology (RSM) was used to design the pH, current density, support electrolyte concentration and time parameters that are effective in electrooxidation through Central Composite Design (CCD). The design included 7 central experiments with 4 factors and their 3 different levels. The F value of the quadratic model proposed as a result of RSM for color and COD removal was 22.71 for color removal and 29.59 for COD removal. The correlation coefficient value (R2) was 95.21% and 96.28% for color and COD removal, respectively. The high R2 value indicates that there is a good agreement between the calculated and observed results in the experimental range: 11, current density: 51.01 mA/cm2, support electrolyte concentration: 1565.66 mg/l and duration: 120 minutes. In the control experiment performed under optimum conditions, color and COD removal was 98.93% and 97.43%, respectively, and energy consumption was 17.49 kWh/kg COD. In the last stage of the study, a prototype was designed. Pilot scale electrooxidation experiments were carried out with 3 anodes and 4 cathodes in Teflon chassis placed in a cylindrical polyethylene (PE) tank. As a result of the study carried out under the optimum conditions found as a result of RSM, the results for color and COD removal were 95.26% and 92.16%, respectively. According to the findings of the study, it is thought that the electrooxidation method is promising for the treatment of textile washing wastewaters, especially denim washing waters.