Kağıt endüstrisi atıksularından iyon değiştirici reçine ile bor giderimi  ve konsantre bor arıtımı
Boron removal from paper industry wastewater with ion exchange resin and concentrated boron treatment
Yazar: AYSEL ÇEKEN
Danışman: PROF. DR. AYKAN KARADEMİR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık su = Waste water ; Bor = Boron ; Elektrokoagülasyon = Electrocoagulation ; Kağıt endüstrisi = Paper industry ; Reçine = Resin

Özet:
Bu çalışmada bir kağıt endüstrisi atıksuyundan, bor seçiciliği yüksek anyonik bir reçine (Purolite® S108) kolonu kullanarak sürekli akışlı sistemde bor giderimi ve reçinenin rejenerasyonu sırasında açığa çıkan konsantre borun elektrokoagülasyon ve okso-koagülasyon (oksijenli kimyasal çöktürme) yöntemleri ile arıtımı yapılmıştır.
Bu amaçla kağıt fabrikası atıksu arıtma tesisi çıkışsuyundan sürekli beslenen reçine kolonu tasarlanarak kurulumu gerçekleştirilmiştir. Reçine kolonu ile farklı debilerde çalışmalar gerçekleştirilerek reçinelerin bor giderme verimi, reçine kapasitesi ve çalışma süreleri incelenmiştir. Optimum şartların 2,5-3,0 m3/saat debileri arasında olduğu çalışmalarda 10 mg/l' ye ulaşan bor konsantrasyonuna sahip atıksuda %95 üzeri verim sağlanmıştır. 

Konsantre bor arıtımı için yapılan elektrokoagülasyon ve okso-koagülasyon deneyleri laboratuvar ortamında kesikli sistemlerde gerçekleştirilmiştir. Elektrokoagülasyon çalışmalarında, 500 mL numuneler ile pH, akım yoğunluğu, deney süresi ve iletkenliğin bor arıtım verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Optimum şartların alüminyum 5-5 elektrotlar kullanılarak pH 11, 133,33 A/m2 akım yoğunluğu, 13,4 mS/cm iletkenlik ve 60 dakika reaksiyon süresinde elde edildiği çalışmada verim %62'dir. Giriş bor konsantrasyonunun 1025 mg/l olduğu göz önünde bulundurulduğunda verimin yükseltilmesi için yeni çalışmalar yapılmasına karar verilmiştir.

Okso-koagülasyon çalışmalarında 1350 mg/L bor konsantrasyonuna sahip 250 mL numuneler kullanılmıştır. Çalışmalarda oksitleyici olarak H2O2, koagülant olarak CaCl2  ve BaCl2 kimyasalları kullanılarak farklı pH değerleri ve koagülantların bor arıtıma verimi üzerine etkileri değerlendirilmiştir. Konsantre bor arıtımı için elde edilen en yüksek verim H2O2/B:2 ve BaCl2 /B:1 mol oranında ile pH 10 şartları ile sağlanmış ve %99,40' dır.

Sonuç olarak kağıt endüstrisi atıksularından düşük konsantrasyonda borun giderimi için iyon değiştirici reçinelerin ve konsantre bor arıtımı için okso-koagülasyon yönteminin uygun şartlar sağlandığında verimli sonuçlar verdiği görülmüştür.

Abstract:
In this study, the removal of boron parameter in paper industry wastewater was investigated in a continuous system using an anionic resin with high boron selectivity.  During the regeneration of ion-exchange resins, treatment of the released concanrated boron with chemical oxo-precipitation and electrocoagulation was carried out.

The pilot plant fed from the wastewater treatment plant outlet was tested at different flow rates and the boron removal efficiency, resin capacity, and operating times of the ion exchange resins were investigated. From the results obtained, more than 95% efficiency was obtained in the studies where the optimum working conditions were between 2.5 - 3.0 m3/hour. 

Concentrated boron treatment experiments were carried out in batch systems in a laboratory environment. In electrocoagulation studies, the effects of pH, current density, experiment time and conductivity on boron treatment efficiency were investigated. The optimum conditions were determined as pH 11, 133.33 A/m2 current density, 13.4 mS/cm conductivity and 60 minutes using aluminum 5-5 electrodes and effciency is %62 .

In oxo-coagulation studies, boron concentration was 1350 ppm. In the studies, and the effects of different pH values and coagulants are evaluated on boron treatment efficiency. H2O2 chemicals were used as oxidizer, CaCl2 and BaCl2 chemicals were used as coagulants. The highest efficiency was achieved with H2O2/B:2 and BaCl2/B:1 mole ratio, pH 10 conditions and 99.40%.

As a result, it has been seen that ion exchange resins can be used for the removal of low concentration boron and oxo-coagulation can be used for concentrated boron from paper industry wastewater.