Melanoidin ve melanoidin içeren maya endüstrisi atıksularının elektrokimyasal arıtımı
Electrochemical treatment of melanoidin and baker's yeast wastewater containing melanoidin
Yazar: ERHAN GENGEÇ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET KOBYA
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Afinite kromatografisi = Affinity chromatography ; Koagülasyon = Coagulation ; Molekül ağırlığı dağılımı = Molecular weight distribution ; Optimizasyon = Optimization

Özet:
Bu tezde alüminyum elektrot kullanılarak kesikli Elektrokoagulasyon (EC) reaktöründe sentetik ve doğal melanoidin içeren (Maya Endüstrisi Atıksuları, MEAS) atıksuların EC prosesi ile renk, kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve toplam organik karbon (TOK) giderim verimleri araştırılmıştır. Sentetik melanoidin (başlangıç KOI=112 mg/L ve AU475nm=0.5) ile yapılan çalışmalarda %98'den fazla giderim verimleri elde edilmiştir. Ayrıca MEAS'ın anaerobik giriş (AI), anaerobik çıkış (AE) ve anaerobik-aerobik çıkışlarının (AAE) EC ile arıtım verimleri bağımsız değişkenlerin (başlangıç melanoidin konsantrasyonu, başlangıç pHi, akım yoğunluğu ve EC zamanı) birbiri ile etkileşimleri de göz önüne alacak şekilde yüzey yanıt metodolojisi ile optimize edilmiştir. Başlangıç KOI değerleri sırasıyla 27920, 2160 ve 544 mg/L ve başlangıçtaki absorbansları 2.5, 1.910 ve 0.661 AU475nm olan AI, AE ve AAE için üçüncü dereceden bir model deneysel sonuçlarla oldukça yüksek oranda uyumluluk göstermiştir. Maksimum renk, KOİ ve TOK verimleri sırasıyla AE için %88, %48 ve %49, AAE içinse %86, %49 ve %43 şeklinde elde edilmiştir.Ayrıca MEAS içindeki fraksiyonların moleküler ağırlıklarının değişimi biyolojik arıtım ve EC süresince HPSEC (High Performance Size Exclusion Chromtatography - Yüksek Performans Boyut Eleme Kromatografisi) ile izlenmiştir. Yüksek ve düşük molekül ağırlıklı fraksiyonların düşük konsantrasyona sahip oldukları ancak renge etkilerinin yüksek olduğu tespit edilmiştir. Öte yandan orta molekül ağırlıklı fraksiyonun yüksek konsantrasyona ve düşük renk yoğunluğuna sahip olduğu tespit edilmiştir.XAD reçineleri ile yapılan adsorpsiyon kromatografisi ile AE ve AAE, hidrofobik asit (HoA), hidrofobik baz (HoB), hidrofobik nötral (HoN) ve hidrofilik madde (HiM) kısımlarına ayrılmıştır. Adsorpsiyon kromatografi sonuçları her iki atıksuda da HoA'ın renge en fazla neden olan kısım olduğunu ve atıksuların sahip oldukları çözünmüş organik karbon (DOC)`a en önemli katkının atıksuların HiM fraksiyonlarının yaptığını ortaya koymuştur.

Abstract:
In this thesis electrocoagulation (EC) in a batch EC reactor using aluminium electrodes was employed for removals of color, chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC) from synthetic and natural wastewater (baker' s yeast wastewater (BYW)) which contain melanoidin. We were able to achieve a decolorization of synthetic melanoidin (initial COD=112 mg/L and initial AU475nm=0.5) efficiency of >98%. Optimizations of anaerobic influent (AI), anaerobic effluent (AE) and anaerobic?aerobic effluents (AAE) were carried out by response surface methodology to describe interactive effects of the main process independent parameters (initial melanoidin concentration, initial pHi, current density and operating time). AI, AE ve AAE have 27920, 2160 and 544 mg/L initial COD and 2.5, 1.910 and 0.661 AU475nm initial absorbance The quadratic model fitted very well with the experimental data. The maximum color, COD and TOC were 88%, 48% and 49% for AE and 86%, 49% and 43%, respectively.In addition, the molecular weight distributions (MWDs) of BYW during AE and EC are investigated by HPSEC (High Performance Size Exclusion Chromatography). The high molecular weight and low molecular weight components are present in low concentrations but they contribute relatively high amount to color intensity whereas, the intermediate molecular weight components have high concentration with low amount to color intensity.Adsorption chromatography with XAD resin was employed to AE and AAE for determination of hidrofobik acid (HoAs), hidrofobik bases, hidrofobik neutral and hydrophilic matter (HiMs) fractions. The results of adsorption chromatography showed that the most colored components are HoA and HiMs are contributed high amount to DOC.