Sıvı ortamda plazma fiziği tanısı ve atık su sterilizasyonu
Plasma physics in liquid media and wastewater sterilization
Yazar: ORKUN NURİ ASAN
Danışman: PROF. DR. LÜTFİ ÖKSÜZ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Çağımızda temiz su kaynaklarına olan ihtiyaç ve su kaynaklarının yetersizliği, atık suların
arındırılması için birçok gelişmiş teknolojinin ortaya çıkmasını sağlamıştır. Fakat enerjinin
verimliliğini doğuru yönetimi ve etkili su arıtma için en uygun yöntemin, su içersinde üretilen
plazma olduğu belirlenmiştir. Üretimi geleneksel yöntemlere göre kolay ve kullanımı, diğer tüm
yöntemlerden etkili olup, geleneksel yöntemlerin kolektif etkisini su içerisinde gösterdiği tespit
edilmiştir.
Bu çalışma da öncelikle, geleneksel su sterilizasyon yöntemlerinden bahsedilmiş ardından
plazma fiziği ve özellikle su deşarj plazma fiziği literatürden yararlanılarak anlatılmıştır. Bu
anlatımlar içerisinde reaktör ve elektrot yapılandırması ve tasarımları özetlenmiştir. Ardından
deşarj tiplerinin teorik altyapısı matematiksel olarak gösterilip plazmanın su içersinde ürettiği
UV radyasyon ve şok dalgaları ve bu etkilerin sağladığı oksidatif ürünlerin üretim mekanizması
gösterilmiştir.
Deneysel kısımda, 20 μs darbe süresi ile 200 W güç girişi ile sıvı içerisinde, sıvı gaz ara-yüzünde
plazma üretilmiş ve üretilen plazmanın Optik Emisyon Spektrometre (OES) sonuçları analiz
edilmiştir. Bu sonuçlara göre elektron sıcaklıkları yaklaşık olarak 5000-10000 0K arasında ve
elektron yoğunluğu ortalama 1022 m-3 bulunmuştur. Bazı atık sıvılar ile denemeler yapılıp,
sterilizasyon, dezenfeksiyonlar ve renk açma işlemleri, gerçekleştirilmiştir. Ek olarak sıvı
gıdaların raf ömürlerini uzatmaya yönelik denemeler yapılmış ve sonrasında, elde edilen
sonuçlar, bu teknolojinin avantajlarını ortaya çıkarmıştır.

Abstract:
In our time, the need for clean water resources and insufficiency of water resources has led to
the emergence of many advanced technologies for the purification of wastewater. However, it
has been determined that the most effective method for the efficiency of energy and the efficient
management of the eastern management and water is the plasma produced in water. It is found
that it is easy to use according to traditional methods and it is effective relative to all the other
methods and it has been determined that it shows the collective effect of traditional methods in
water.
In this study, firstly, conventional water sterilization methods are mentioned and then plasma
physics and especially water discharge plasma physics are explained by using literature. The
reactor and electrode configuration and designs are summarized. Then, the theoretical
infrastructure of the discharge types are shown mathematically and the UV radiation and shock
waves produced by the plasma in water and the production mechanism of the oxidative
products provided by these effects are shown.
In the experimental part, with a pulse duration of 20 μs and a 200 W power input, the plasma
was produced in the liquid gas interface and the OES results of the produced plasma were
analyzed. According to these results, the electron temperatures were approximately 5000-
10000 0K and the electron density was 1022 m-3. Experiments were carried out with some waste
liquids, sterilization, disinfection and color opening processes were carried out. In addition,
attempts have been made to extend the shelf life of liquid foods, and the results obtained then
revealed the advantages of this technology.