Sulardan selenyum ve doğal organik maddenin çeşitli doğal ve endüstriyel atık malzemeler kullanılarak giderilmesi

Tez çalışmasının ana amacı orijinal ve yüzeyleri modifiye olmuş doğal ve atık malzemeler kullanarak sulardan selenyum türlerinin ve doğal organik maddenin giderimidir. Bu amaçla kırmızı çamur partikülleri asit ve ısı ile muamele edilerek pomza/cüruf partikülleri de demir ile kaplanarak hazırlanmıştır. Hazırlanan farklı partikül boyut fraksiyonundaki bu partiküller hem adsorbent hem de katalizör olarak kullanılmıştır. Orijinal kırmızı çamur partiküllerinin asit aktivasyonu/ısı muamelesi orijinal kırmızı çamurun mikropor ve dış yüzey alanını ve kümülatif por hacmini önemli şekilde artırmıştır. Pomza/cürufların demir oksit ile kaplanması ve OKÇ'nin asit ile aktivasyonu pHpzc değerlerini azaltmış ve yüzey asiditesini artırmıştır. Demir oksit yüzeyler ve asit aktiviteli kırmızı çamurdaki selenit/selenat adsorpsiyonu, birinci derece adsorpsiyon kinetikleri ile çok hızlıdır. Pomza/cüruf partiküllerinin demir oksit ile kaplanması ve OKÇ partiküllerinin asit ile aktivasyonu selenit ve selenat giderim verimlerini artırmıştır. AAKÇ ile elde edilen maksimum Se adsorpsiyon kapasitesi 6,3 mg Se/g adsorbenttir. Yüzey modifiyeli partiküller ile selenat giderimi genellikle selenit gideriminden daha düşüktür. Demir oksit adsorpsiyon yüzeyleri için Se türleri ve diğer su matrisinde bulunan anyonlar arasındaki rekabet yüzünden, sentetik çözelti testlerine kıyasla doğal suda selenit/selenat giderim verimlerinin azaldığı bulunmuştur. Daha yüksek pH'larda demir oksitler ve Se türleri arasındaki elektrostatik itmenin artması yüzünden pH 8 ,9'a kıyasla pH 7 ,5'te daha yüksek Se giderim verimleri bulunmuştur. Se giderimi için test edilen 17 farklı partikül arasında en etkili adsorbentler, AAKÇ ve demir kaplı pomzadır. Bu partiküller ile içme suyu standartlarından daha düşük konsantrasyonlarda Se konsantrasyonları (5-10 g/L) elde edilmiştir. Orijinal pomza/cürufların demir oksitle kaplanması adsorptif doğal organik madde giderim verimlerini önemli miktarda artırmıştır. Demir kaplı Isparta pomzası (Isp 1 DK) ve çelikhane cürufu partikülleri, hümik asit çözeltisinden DOM'un adsorptif gideriminde etkili partiküllerdir. Hümik asit çözeltisinde Isp 1 DK ve ÇC partikülleri ile elde edilen maksimum çözünmüş organik karbon giderim verimleri sırasıyla % 40 ve % 75'tir. Salt adsorpsiyon prosesiyle elde edilen UV absorbans giderim verimleri ÇOK giderim verimlerinden büyüktür. UV absorbans değerlerinde elde edilen daha yüksek giderim verimleri, DOM'un çoğunlukla aromatik bileşenleri içerdiğini göstermektedir. Demir oksit yüzeyler DOM'un yüksek miktarlarda hidrofobik kısımlarını tercihen giderdiği için, özellikle DYÜ kontrolü açısından avantajlıdır. Katalitik hidrojen peroksit oksidasyonunda hidrojen peroksit dozu, katalizör dozu, DOM kaynağı, radikal yakalayıcının varlığı gibi farklı deneysel şartlarının etkisi çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar, katalitik hidrojen peroksit oksidasyonunun DOM giderimi için genelde adsorpsiyon prosesinden daha yüksek bir performans sergilediğini göstermiştir. Demir kaplı pomza ile elde edilen en yüksek UV280 absorbans giderim verimi % 71'dir. Katalitik hidrojen peroksit oksidasyonunda tert bütanol ilavesi ile birlikte elde edilen DOM giderim verimlerinin azaldığı bulunmuştur (% 20). Bu sonuçlar demir kaplı pomza yüzeylerinde oluşan OH radikallerinin katalitik hidrojen peroksit oksidasyonu ile DOM gideriminde önemli rol oynadığını göstermiştir. Katalitik ozonlama prosesinde katalizör dozu, katalizör partikül boyutu, çözelti pH değeri, sıcaklık, radikal yakalayıcının varlığı, DOM kaynağı gibi farklı parametrelerin etkisi çalışılmıştır. Deneysel sonuçlara göre katalitik ozonlama prosesinde ozon ile birlikte demir kaplı pomzanın kullanılması, salt adsorpsiyon ve salt ozonlama prosesine kıyasla DOM giderim verimini önemli derecede artırmıştır. Salt adsorpsiyon, salt ozonlama ve demir kaplı pomza katalizli ozonlama prosesi ile elde edilen UV280 absorbans giderim verimleri sırasıyla % 41, % 48 ve % 80'dir. Elde edilen ÇOK giderim verimleri ise salt ozonlama için % 10, salt adsorpsiyon için % 30 ve demir kaplı pomza katalizli ozonlama ile % 46'dır (3 g/L pomza). Katalitik ozonlama prosesinde demir oksit yüzeylerde, nötr pH (pH 6 ,86) değerlerinde diğer pH değerlerine göre (pH 5 ve pH 9) daha yüksek DOM giderimi bulunmuştur. Demir kaplı pomza katalizli ozonlamada tert bütanol ilavesi ile birlikte elde edilen DOM giderim verimleri önemli şekilde azalmıştır ki bu durum da DOM gideriminin hidroksil radikal mekanizması ile gerçekleştiğini kanıtlamaktadır. Demir oksitler ile katalizli ozonlama proseslerinde katalizörlerin aktivitesi OH radikallerinin üretimine bağlıdır. Demir kaplı pomzadaki demir oksit yüzeyler ozon bozunmasını geliştirmiş ve sonuç olarak hidroksil radikallerin üretimini sağlamıştır. Katalitik ozonlama prosesi ile hümik asit çözeltisinde elde edilen DOM giderim verimleri düşük SUVA'lı doğal suda elde edilen DOM giderim verimlerinden büyüktür. Fakat yine de doğal sularda demir kaplı pomza katalizli ozonlama prosesi ile % 60 UV absorbans giderim verimleri elde edilmiştir. Katalitik ozonlama prosesi düşük dozlarda katalizör kullanımında katalitik hidrojen peroksit oksidasyonundan daha etkilidir. Fakat partikül ve hidrojen peroksit dozunun etkisi yüzünden daha yüksek dozlarda katalizör kullanıldığında katalitik hidrojen peroksit oksidasyonu ile elde edilen DOM giderim verimleri katalitik ozonlama ile elde edilen giderim verimleriyle hemen hemen aynıdır.