Modifiye edilmiş zeolit yataklı reaktörde tekstil endüstrisi boyahane atık sularından renk gideriminin araştırılması
Investigation of color removal from textile industry dyehouse effluents in modified zeolite bed column reactor
Yazar: ÖZGÜR ÖZDEMİR
Danışman: PROF.DR. MUSTAFA TURAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Modifikasyon = Modification ; Zeolitler = Zeolites

Özet:
Bu çalısmada, zeolit sabit yataklı kolon reaktörde gerçek tekstil atıksuları içerisindekireaktif boyarmaddelerinin zeolit üzerine adsorpsiyonu yoluyla renk giderimiarastırılmıstır. Negatif sülfonat gruplarına sahip olan reaktif boyaların negatif yüklüzeolit yüzeyine adsorpsiyonu zor oldugundan, dogal zeolit ile yapılan çalısmalardadüsük adsorpsiyon kapasitesi görülmüstür. Bu yüzden adsorpsiyon kapasitesiniarttırmak için dogal zeolit yüzeyi, tipik kuaterner amin yüzey aktif maddesi hegzadesiltrimetil amonyum bromür (HTAB) ile modifiye edilmistir. Adsorpsiyon çalısmalarımodifiye zeolitli (HTAB zeolit) sabit yataklı kolon reaktörde yürütülmüs ve gerçektekstil atıksuyundan renk gideriminin performansı test edilmistir. Deneyler üç asamalıolarak yapılmıs olup her deney serisi, kolondaki zeolitin HTAB ile modifiye edilmesinitakiben, modifiye zeolitli yatakta tekstil atıksuyundan renk giderilmesini içermektedir.Deneylerin sonunda en iyi modifikasyon ve renk giderimi sartlarında rejenerasyonçalısmaları yapılmıstır. Modifikasyon prosesi ve renk gideriminde, kırılma(breakthrough) egrileri degisik HTAB konsantrasyonları için, normal çıkıskonsantrasyonuna (C/Co) karsılık, zaman (dakika) ve yatak yüksekligi (BV) olarakçizilerek elde edilmistir. Optimizasyon çalısmalarında degisken olarak; 1-7.5 g/laralıgında olmak üzere HTAB konsantrasyonu, 0.015-0.075 l/dk aralıgında olmak üzereHTAB besleme debisi, yine 0.025-0.075 l/dk aralıgında olmak üzere renkli atıksubesleme debisi ve 12.5-50 cm aralıgında olmak üzere yatak yüksekligi kullanılmıstır.Adsorpsiyon çalısmalarının ardından zeolit yatagın rejenerasyon çalısmaları pH 10 ve12 ve sıcaklık 30 ve 60oC kosullarında yapılmıstır. Çalısmada optimum deneyparametrelerinin tespiti amacıyla Taguchi metodu uygulanmıs ve arıtma sistemininmaliyet analizi yapılmak suretiyle arıtılan atıksuyun birim maliyeti hesaplanmıstır.Deney sonuçları, 1 g/l HTAB konsantrasyonunda yapılan modifikasyonun digerlerinegöre gerçek tekstil atıksuyundan daha iyi renk giderimi sagladıgını göstermistir.Anahtar Kelimeler: Zeolit, Adsorpsiyon, modifikasyon, tekstil atıksuyu, renk giderimi,rejenerasyon, Taguchi metodu

Abstract:
In this study, color removal via adsorption of reactive dyes from wastewater collectedfrom a textile industry dye bath house effluent in a fixed bed column reactor onto zeolitewas investigated. There is relatively low adsorption capacity for natural zeolite becauseof its negatively charged surface. In order to increase the adsorption capacity, thesurface of natural zeolite was modified with a typical quaternary amine surfactanthexadecyltrimethylammonium bromide (HTAB). In this respect, adsorption studieswere carried out using modified zeolite in the fixed bed reactor and color removalperformance of real textile wastewater was investigated. A series of systematicadsorption tests were conducted at three stages. Each run consisted of modifying zeolitewith HTAB in the column followed by removal of color from the real textile wastewaterin the modified zeolite bed. At the end of each experiment regeneration tests have beenperformed. Breakthrough curves for modification process were constructed for severalHTAB concentration values by plotting normalized effluent concentration (C/Co) versustime (in minutes) and bed volumes (BV). Optimization studies had 4 variables. These are,HTAB concentrations, varying from 1 to 7.5 g/l; HTAB flow rate, varying from 0.015 to0.075 l/min.; wastewater flow rate varying from 0.025 to 0.075 l/min, and bed heightvarying from 12.5 to 50 cm. Regeneration studies have been performed after theadsorption studies under the condition of pH 10-12 and temperature 30-60oC. Inaddition, the Taguchi method was implemented in determination of optimumexperiment parameters. Unit cost for treated wastewater was estimated by performing acost analysis for the treatment system. Experimental results indicated that modificationof 1 g/l HTAB concentration showed the best performance for the color removal fromthe real textile wastewater.Keywords: Zeolite, Adsorption, modification, textile wastewater, color removal,regeneration, Taguchi method