Borik asit fabrikası atık sularından bor, arsenik ve sülfatın metal hidroksitler kullanarak arıtılması
Treatment of boron, arsenic and sulphate from boric acid factory wastewaters using metal hydroxides
Yazar: MUSTAFA KORKMAZ
Danışman: PROF. DR. AHMET GÜNAY
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Türkiye'de borik asit üretimi sonrasında bor, sülfat, arsenik ve jips içeren atık sular oluşmaktadır. Bu atık sular geçirimsiz barajlarda depolanmaktadır ve gelecekte veya çeşitli afet dönemlerinde çevresel risk oluşturmaktadır. Bu nedenle bu atık suların arıtılması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında Emet'te bulunan borik asit fabrikası atık suyundan bor, sülfat ve arseniğin Ca(OH)2, Mg(OH)2 ve Fe(OH)3 kullanılarak arıtımı amaçlanmıştır. Bu adsorbentler için önce bor arıtım koşulları belirlenmiştir ve sonrasında bor, sülfat ve arsenik için mekezi kompozit tasarım kullanılarak optimizasyon uygulanmıştır. Kalsiyum hidroksit için bor arıtmında deneysel parametreler olarak adsorbent miktarı, başlangıç pH, sıcaklık, karıştırma hızı seçilmiştir. Optimum parametereler doğal pH (5,32-5,68), 20 °C, 15 g/l adsorbent madde, 300 rpm karıştırma hızı belirlenmiştir. Magnezyum hidroksit için bor arıtmında deneysel parametreler olarak adsorbent miktarı, başlangıç pH, sıcaklık, karıştırma hızı seçilmiştir. Bu koşullarda optimum parametereler pH (10), sıcaklık 30 °C, 20 g/l ve 300 rpm belirlenmiştir. Demir hidroksit için bor arıtımında deneysel parametreler olarak adsorbent miktarı, başlangıç pH, sıcaklık, seyreltme seçilmiştir. Bu koşullarda optimum parametreler pH (8,5), 20 °C, 20 g/l ve (0:0) seyreltme olarak belirlenmiştir. Optimizasyon çalışmalarında kalsiyum hidroksit için %90 yakın bor giderilirken, %100 oranında arsenik ve yaklaşık %40 oranında sülfat giderilmiştir. Yine optimizasyon çalışmalarından magnezyum hidroksit için %13 oranında bor giderilirken, %100 oranında arsenik giderilmiştir. Demir hidroksit optimizasyon çalışmalarından %80 bor ve %100 oranında arsenik ve sülfat giderilmiştir. Kalsiyum hidroksit ve demir hidroksit için kinetik analizi ikinci mertebe modelin uygun olduğunu, magnezyum hidroksit için ise yalancı ikinci mertebe modelin uygun olduğunu göstermiştir.

Abstract:
After boric acid production in Turkey, wastewater containing boron, sulfate, arsenic and gypsum is generated. These wastewaters are stored in impermeable dams and pose an environmental risk in the future or in various disaster periods. Therefore, these wastewaters need to be treated. In this thesis, it is aimed to treat boron, sulfate and arsenic from boric acid factory wastewater in Emet by using Ca(OH)2, Mg(OH)2 and Fe(OH)3. Boron treatment conditions were determined for these adsorbents, and then optimization was applied for boron, sulfate and arsenic using a central composite design. The amount of adsorbent, initial pH, temperature, mixing speed were chosen as experimental parameters in boron treatment for calcium hydroxide. Optimum parameters were determined as natural pH (5,32-5,68), 20 °C, 15 g/l adsorbent, 300 rpm stirring speed. The amount of adsorbent, initial pH, temperature, mixing speed were chosen as experimental parameters in boron treatment for magnesium hydroxide. Under these conditions, optimum parameters pH (10), temperature 30 °C, 20 g/l and 300 rpm were determined. The amount of adsorbent, initial pH, temperature, dilution were chosen as experimental parameters in boron treatment for iron hydroxide. Under these conditions, optimum parameters were determined as pH (8,5), 20 °C, 20 g/l and (0:0) dilution. In the optimization studies, nearly 90% boron was removed for calcium hydroxide, while 100% arsenic and approximately 40% sulfate were removed. Again, from the optimization studies, 13% boron was removed for magnesium hydroxide and 100% arsenic was removed. %80 boron and 100% arsenic and sulfate were removed from the iron hydroxide optimization studies. The kinetic analysis for calcium hydroxide and iron hydroxide showed that the second-order model was suitable, while the pseudo-second-order model was suitable for magnesium hydroxide.