Fe ve Mn 'nin atmosferik oksijenle oksidasyonuna suda bulunan bazı organik ve inorganik maddelerin etkisi

Fe ve Mn 'NİN ATMOSFERİK OKSİJENLE OKSIDASYONUNA SUDAKİ BAZI ORGANİK VE İNORGANİK MADDELERİN ETKİSİ Bu çalışma ile özellikle mevsimsel değişimlerin meydana geldiği aylarda İstanbul'a su temin edilen yüzeysel su kaynaklarında artış gösteren Fe ve Mn konsantrasyonlarının atmosferik oksijenle oksidasyonuna Zn, Ni, Fe, Mn ve potasyum hidrojen fitalatın etkisinin araştırılması, aynca uygulama açısından pratik sonuçlar üretilmesi amaçlanmıştır. Çalışma, laboratuar ölçekli deney tesisatı kullanılarak sabit sıcaklık, pH, alkalinite ve oksijen kısmi basıncında, 3 aşamada gerçekleştirilmiştir: Birinci aşamada deiyonize suda Fe ve Mn'nin atmosferik oksijen ile oksidasyonu; ikinci aşamada Ömerli Barajı Arıtma Tesisi girişinden alınan ham su örnekleri üzerinde Fe'nin oksidayonuna Zn, Ni, Mn ve potasyum hidrojen fitalatm etkileri ve üçüncü aşamada Ömerli Barajı Arıtma Tesisi girişinden alman ham su örnekleri üzerinde Mn oksidasyonuna Fe'nin etkisi incelenmiştir. Deneysel çalışmanın ilk aşamasında deiyonize su ile hazırlanan Fe çözeltilerinin belirlenen konsantrsayonlarmda (0,5- 10 mg/1) yapılan oksidayon çalışmalarında (pH: 6.7; Sıcaklık: 25C ; Alkalinite: 2x1 0'2 eq/l), oksidasyon hızının daha sonra gerçekleştirilen doğal su örneklerinin oksidasyonu hızına oranla oldukça yavaş olduğu gözlemlenmiştir. Fe oksidayonunun yavaş olmasına bu çalışma grubunda kullanılmış olan düşük pH'in yol açtığı düşünülmektedir. Aym aşamada (pH: 9.5; Sıcaklık: 25 C; Alkalinite: 2xl0' 2 eq/l) Mn oksidasyonu için yapılan çalışmalarda ise Mn'nin çok az bir kısmının oksitlendiği gözlemlenmiştir. Oksitlenmiş Mn miktarının az çıkmasının sebebi, kullanılan 0,45 um filtre kağıdının koloidal boyuttaki oksitlenmiş Mn 'leri tutamaması olarak yorumlanmıştır. Ömerli 'deki Su Arıtma Tesisi girişinden alman ham su örnekleri üzerinde Fe oksidasyonuna Mn'nin etkisi incelenmiştir. Doğal su numunelerinde Mn bulunmasının, özellikle 0.5 ve 1.0 mg/l'lik Fe başlangıç konsantrasyonları için atmosferik oksijenle temasın ilk dakikalarında, Fe oksidasyonunu belirgin bir şekilde yavaşlattığı görülmüştür. Bu yavaşlamanın sebebinin pH 6 civarında iken Mn'nin Mn203'e ve pH 7 civarında da iken ise Mn'nin Mn304'e oksitlenmesinden kaynaklandığı sanılmaktadır. Bu etki daha sonra Fe'ün katalitik ekisinin de söz konusu olmasıyla azalarak devam etmektedir. Fe'nin 3.0 ve 5.0 mg/l'lik başlangıç konsantrasyonlarında, bu yüksek konsantrasyonlara bağlı olarak Fe'ün katalitik etkisinin de artması sebebiyle Mn varlığının oksidasyonu yavaşlatıcı etkisinin daha az belirgin olduğu tesbit edilmiştir. Aynı miktarlardaki Mn varlığının farklı Fe xıvbaşlangıç konsantrasyonlarında etkilerinin incelendiği çalışmadan da, başlangıç Fe konsantrasyonunun artışına paralel olarak oksidasyon hızının arttığı ve Mn'nin Fe oksidasyon hızını yavaşlatıcı etkisinin tamamıyla / oramna bağlı olduğu açık bir şekilde görülmüştür. Ham su örnekleri kullanılarak yapılan Zn varlığında Fe oksidasyonunda, tesbit edilen en önemli noktalardan biri Zn varlığının, 1.10 phenanthroline yöntemine göre Fe tayini için literatürde belirtilenden farklı olarak daha düşük konsantrasyonlar için de negatif yönde girişim yapıcı bir etkisinin olmasıdır. Bu etki göze alınarak yapılan çalışmalar değerlendirildiğinde Zn varlığının Fe oksidasyon hızını oksidasyon süresi ilerledikçe azalarak devam eden bir etki ile yavaşlattığı belirlenmiştir. Ham su üzerinde Fe oksidasyonuna Ni konsantrasyonunun etkisi de incelenmiştir. Çalışmanın bu aşamasında, 2 .0mg/l'den düşük konsantrasyonlardaki Ni varlığının Fe'nin atmosferik oksijenle oksidasyonunda, oksidasyon hızı üzerinde bir etkisi olmadığı görülmüştür. Demir ve nikelin her ikisi de VIIL grup elementi olup hemen hemen aynı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir. Ancak Fe2+ daha aktif bir element olup sulu ortamlarda çok kolay oksitlenirken, Ni2+'nın çok nadir olarak M2O3XH2O kompleksini oluşturarak oksitleniyor olması nedeni ile Fe'nin atmosferik oksijenle oksidasyonu üzerine Ni'nin etkisinin olmadığı düşünülmüştür. Ham su üzerinde Fe oksidasyonuna, potasyum hidrojen fitalatm etkisi de araştırılmıştır. Potasyum hidrojen fitalatm başlangıçta Fe oksidasyonunu az da olsa geciktirdiği, ancak zamanla Fe oksidasyonunu hızlandırıcı bir etkisi olduğu gözlemlenmiştir. 0.5, 1.0 ve 3.0 mg/lt'lik başlangıç Fe konsantrasyonları için 3.0, 5.0 ve 10.0 mg/lt değerlerinde potasyum hidrojen fitalat varlığında gerçekleştirilen Fe'nin atmosferik oksijenle oksidasyonu çalışmalarında, oksidasyonun başlangıç dakikalarında olmak üzere 'potasyum hidrojen fitalat konsantrasyonu / Fe başlangıç konsantrasyonu' oramna bağlı olarak oksidasyon hızının düştüğü görülmüştür. Bunun Fe ile potasyum hidrojen fitalatm oksitlenmeye dirençli bir yapı oluşturmasından kaynaklandığı sanılmaktadır. Gözlemlenen ikinci bir nokta da potasyum hidrojen Ataların Fe miktarındaki artışla orantılı bir şekilde oksidasyonu yavaşlatıyor olmasıdır. Bunun sebebinin potasyum hidrojen fitalatm Fe'ü indirgemesi ve Fe'ün katalizör etkisinin azalması olduğu düşünülmektedir. Deneysel çalışmanın üçüncü aşamasında Mn'nin oksidasyonuna Fe'ün etkisi araştırılmıştır. 0.5 ve 1.0 mg/1 gibi düşük Mn konsantrasyonlarında, artan Fe başlangıçta konsantrasyonunun Mn oksidasyonunu hızlandırdığı görülmüştür. Ancak başlangıç Mn konsantrasyonu arttıkça bu etki de azalmaktadır. Yapılan deneysel çalışmalar, Fe'ün Mn oksidasyonunu hızlandırıcı bir etkisinin olduğunu göstermektedir. Ancak, Fe'ün hızlandırcı etkisinin / oranına bağlı olduğu açık bir şekilde görülmektedir. Bunun sebebi, Fe hidroksitlerinin yapışkan bir özelliğe sahip olması olarak düşünülmektedir. İstanbul'daki yüzeysel su kaynaklarında özellikle Ömerli barajında Mn konsantrasyonunun Ağustos-Kasım aylarında yer yer 2 mg/l'ye çıktığı görülmektedir. Diğer taraftan literatür incelendiğinde Mn oksidasyonu üzerindeki çalışmaların sınırlı olduğu dikkati çekmektedir. Bu çalışma kapsamında elde edilen bulgulara ilave olarak Mn oksidasyonu üzerinde yeni araştırmalar yapılması gerektiği düşünülmektedir. XVÖzellikle sık karşılaşılan düşük Mn konsantrasyonlarında (0.1-0. 5 mg/1 aralığı için) Mn oksidasyonunun ve sudaki diğer maddelerin oksidasyona etkisinin kapsamlı bir şekilde araştırılmasına ihtiyaç duyulduğu görülmektedir. Bu kapsamda hümik maddelerin oksidasyona etkisi üzerinde de özellikle durulmalıdır. ı