Polimerik/modifiye seramik hibrit membran prosesi ile endüstriyel atık sudan bakır giderimi ve geri kazanımı

Tez çalışması 7 fazda gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasının ilk fazında, Isparta Organize Sanayi Bölgesi arıtma tesisi girişinden alınan numunelerde, FilmTec NF90 ve FilmTec BW30LE polimerik membranları kullanarak lab-ölçek polimerik membran performans testleri gerçekleştirilmiştir. Her iki membran için de giderim verimleri ortalama %98 civarında elde edilmiştir. İkinci fazda, Isparta OSB arıtma tesisi girişinden alınan numunelerde, Filtanium 10 kDa ham seramik membran ile performans testleri gerçekleştirilmiştir. Tez kapsamındaki tüm membran testlerinde, planlanan test matrisi ile işletme basıncı, pH ve besleme bakır konsantrasyonu değişkenlerinin süzüntü akısı ve bakır giderimi üzerine etkileri incelenmiştir. pH 4'teki deneylerin sonucunda %8-57 aralığında, orijinal pH seviyelerinde ise %17- 65 aralığında bakır giderimleri elde edilmiştir. Ticari seramik membranların ayırım spektrumu göz önüne alındığında çok yüksek bakır giderimleri beklenilmemektedir. Bu bağlamda, üçüncü faz dahilinde seramik membranların bakır giderimini arttırmak adına kaplama yolu ile fiziko-kimyasal modifikasyon gerçekleştirilip, HSM ve kaplanmış seramik membrana detaylı karakterizasyonları yapılmıştır. Üçüncü fazda, HSM'ye belirlenen kaplama prosedürü ile kaplama gerçekleştirilmiştir. Aktif yüzey SEM görüntülerinde membran yüzeyine kaplanan silika partikülleri açıkça görünmektedir. EDX taraması ile HSM'de %0,54 olan Si, KSM'de %21,05'e çıkmıştır. Optik profilometreyle yapılan analiz sonuçlarına göre KSM'nin yüzey pürüzlülüğü HSM'den 2 kat fazla çıkmıştır. Yüzey pürüzlülüğünün artması membran yüzey alanın artarak daha fazla adsorpsiyon gerçekleştirmesini sağlamaktadır. Yüzey temas açısı analizlerinde KSM'ın hidrofobikleştiği görülmektedir. Hidrofobikleşen membranın direncinin artması, silika partikülleriyle porları daralıp akısı düşen membranın akı kaybına ilave mekanizma oluşturmaktadır. Dördüncü fazda, Isparta OSB arıtma tesisi girişinden alınan numunelerde, KSM ile, bakır giderim performans testleri gerçekleştirilmiştir. KSM ile endüstriyel atıksulardan bakır giderimi çalışmaları neticesinde %32-% 82 aralığında bakır giderimi elde edilmiştir. İşletim koşullarına bağlı olarak HSM ile kıyaslandığında KSM'de ortalama %49 oranında daha fazla bakır giderimi olduğu bulunmuştur. Yüksek konsantrasyonda bakır içeren numunelerdeki giderim artışı oranı başarılı olsa da membran yüzeyine kaplama ile kazandırılan adsorpsiyon alanlarının dolması sonucu, en düşük konsantrasyondaki kadar verim alınamamıştır. Beşinci faz, 'bakır geri kazanımı amacıyla konsantre akımların arıtılmasında seramik membran prosesi uygulaması' başlığı altında değerlendirilmiştir. Bu amaçla, polimerik membran testleri sonucunda elde edilen konsantre akımlar özellikle bakır içeriği yönünden arıtılmaya çalışılmıştır. Polimerik membran test ünitesinin %75 ve %90 recovery oranlarına sahip konsantre akımı ve model konsantre akım ayrı ayrı seramik membran test ünitesinin besleme tankına verilmiştir. Model çözelti ile yapılan deneylerde elde edilen giderimler %18- 34 aralığında değişirken, endüstriyel atıksu ile yapılan deneylerde %54- 98 aralığında değişmektedir. Bu durum geri plan su kimyasının giderim verimliliği üzerindeki etkisine örnek olacak niteliktedir. Altıncı fazda, yapılan deneylerden sonra KSM'nin temizlenebilmesi için rejenerasyon metodunun geliştirilmiştir. Geliştirilen rejenerasyon metoduna göre, kaplamanın aşınma morfolojisi incelenmiş ve rejenerasyon kapasitesi belirlenmeye çalışılmıştır. Rejenerasyon için endüstriyel atıksulardan KSM ile bakır giderim çalışmalarında 0,1 M EDTA, konsantre arıtımı çalışmalarında 0,2 M EDTA çözeltisi kullanılmış ve rejenerasyon sonrası kaplanmış membranlardaki akı ve giderim bağlamındaki değişimler açıklanmaya çalışılmıştır. Endüstriyel atıksu ile yapılan KSM deneyleri sonrası, rejenerasyon sırasında rejeneranttan alınan numunelerde ICP-MS analiziyle yapılan ölçümler sonucunda, rejenerantlardaki bakır miktarları, KSM deneylerinde 26,84-33, 73 mg/L aralığında, MKA ortalama 12 mg/L, EKA deneylerinde ise ortalama 16 mg/L olarak elde edilmiştir. Yedinci ve son fazda ise, beşinci fazda uygulanan deneyler sonucunda oluşan KSM rejenerasyon sularındaki bakır miktarları tespit edilerek, rejenerasyon sularında sementasyon prosesi ile bakır geri kazanımı çalışılmıştır. Planlanan test matrisi ile sıcaklık, karıştırma hızı ve stokiyometrik oranın sementasyon prosesi üzerine etkileri incelenmiştir. EDTA varlığında gerçekleştirilen sementasyon deneyleri sonucunda, %19- 74 aralığında değişen sonuçlar elde edilmiştir. Deneyler sonucunda, sementasyon prosesinin etkin bir proses olarak kullanılabilmesi için optimum koşulların belirlenmesinin öneminin altı çizilmiştir.