Ağırmetaller ile kirlenmiş zeminlerin elektrokinetik yöntemle arıtılabilirliğinin incelenmesi

Doktora Tezi AĞIR METALLER İLE KİRLENMİŞ ZEMİNLERİN ELEKTROKİNETİK YÖNTEMLE ARITTLABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ Ahmet ALTIN Cumhuriyet. Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman : Doç. Dr. Mustafa DEĞİRMENCİ Günümüzde gelişmiş ve gelişmekte olan pek çok ülke su, hava ve toprak ortamlarında ağır metal kirliliğine bağlı ekonomik ve ekolojik sorunlarla karşı karşıya kalmıştır. Topraklardan ağır metal giderimi için geliştirilmiş bir toprak yıkama, hava yardımıyla uçuculaştırma gibi kimi yöntemler vardır. Söz konusu yöntemler genelde zeminin hava ve su iletimliliğinden yararlanmakta ve geçirimliliği yüksek zeminlerden kirletici arıtımında başarıyla uygulanabilmektedirler. Bu yöntemlerin ince taneli zeminlerden ağır metal gideriminde kullanımları ise oldukça güçtür. Son yıllarda, yukarıda ifade edilen tane boyu sorununun çözümüne yönelik arayışlara girişilmiş ve ağır metallerin 'elektrokinetik arıtım' ile gideriminin bir alternatif olabileceği belirlenmiştir. Elektrokinetik Arıtım yönteminde fiziksel ve kimyasal değişimlerin kirletici hareketine etkisi gibi kuramsal eksikliklerin giderilmesinde katkıda bulunmak ve yöntemin uygulama alanlarını genişletmek amacıyla, Kayseri-Kumarlı, Kayseri-Beştepeler ve Çanakkale yöresinden mineralojik yapılan farklı dört adet zemin örneği alınmıştır. Ayrıca ÇİNKUR Tesisleri 'ne ait atıklarla metal kirliliğine uğramış bir zemin örneği de deneysel çalışmalara dahil edilmiştir. Bu çalışmada öncelikle örneklerin tane boyu dağılımı, mineralojik yapılan, adsorblama ve tamponlama özellikleri, kıvam limitleri gibi fiziksel ve kimyasal özellikleri saptanmıştır. Daha sonra Kumarlı, Beştepeler ve Kaolen örnekleri 4000, 1000 ve 250 ppm kurşun ile kirletilmiş ve 7,5, 10, 20 volt potansiyel uygulamalarında 110- 480 saat süreyle elektrokinetik arıtıma tabi tutulmuştur. Kirletici hareketinin ve arıtım sırasında gelişen elektrokimyasal olayların belirlenebilmesi için kurşun, pH, nem içeriği ve elektroozmotik akım ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca katot bölgesine 0,5 ve 3 molar asetik asit uygulandığında arıtım verimlerindeki değişimler belirlenmiştir. Yukarıda verilen deneysel çalışmalar sonucunda, özellikle 20 volt sabit potansiyelde ve 3 M AcOH iyileştirmesinde Kaolen için %98'lere, Kumarlı-alt ve ÇINKUR için %85'lere varan kurşun giderimlerinin gerçekleşebileceği belirlenmiştir. Kumarlı-üst ve Beştepe örneklerinde ise bu verim %60- 70 arasında kalmıştır. Çalışma kapsamında incelenen diğer bir konu da yöntemin yatırım ve işletme maliyetlerinin tahminine yönelik yaklaşımların geliştirilmesidir. Bu amaçla gerek literatürden, gerekse tezde yapılan deneysel çalışmalardan elde edilen bilgiler kullanılarak arıtım süresine, kirlenme geometrisine ve kullanılan kimyasalın türüne bağlı matematiksel bir eşitlik tanımlanmıştır. Sonuç olarak, Elektrokinetik Arıtım'ın düşük tamponlama-adsorblama kapasiteli siltli ince kumlu ve ince kumlu zeminlerde verimli bir şekilde uygulanabileceği belirlenmiştir. Ayrıca jips, kalsit gibi tamponlama kapasitesini yükselten mineralleri ve simektit ve illit gibi adsorblama kapasitesini yükselten kil türlerini barındıran zeminlerde de nispeten daha uzun arıtım süreleri (15- 20 gün) ve asetik asit iyileştirmesi ile benzer arıtım verimlerine ulaşılabileceği sonucuna varılmıştır.