Elektrodiyaliz yöntemi ile atıksulardan kurşun, bakır ve nikel gideriminin araştırılması

Ağır metallerin neden olduğu su kirliliği sorunları günümüzde önemli çevresel problemlerden biridir. Son yıllarda elektrokimyasal yöntemler ağır metal kirleticileri içeren özel atıksuların arıtılmasında ön plana çıkmaya başlamıştır. Elektrodiyaliz yöntemi ise ağır metal giderimde/geri kazanımda en çok tercih edilen elektrokimyasal yöntemlerden biridir. Daha önceki çalışmalar genellikle tek metal veya tek kirletici üzerine yoğunlaşmıştır. Bu çalışma kapsamında hem birden fazla metalin farklı kombinasyonlarının yapılması, hem de sistemin verimini etkileyen tüm parametrelerin işletmeye olan etkisinin bilimsel olarak ortaya konması açısından literatür bilgileri olarak özgün bir çalışma olmuştur. Yapılan çalışma kapsamında, elektrodiyaliz prosesinde ayırmaya etki eden farklı çalışma koşullarının incelenmiş ve her bir deneysel çalışmanın sonuçları birbirleri ile karşılaştırılarak önemli ve kapsamlı bir bilgi birikimi oluşturulmuştur. Çalışmada sanayi atıksularında en çok rastlanan ağır metal türleri olan kurşun, bakır ve nikelin elektrodiyaliz sistemi ile giderimi/geri kazanımı amaçlanmıştır. Ayrıca elektrodiyaliz sisteminin veriminin artırılması ve optimum çalışma koşullarının elde edilmesi amacıyla işletme parametrelerinin etkileri incelenmiştir. İşletme parametreleri karşılaştırılırken elektrodiyaliz sisteminin performans kriterleri olan akım verimi, giderim verimi, özgül elektriksel enerji tüketimi ve giderilen madde miktarı ilgili eşitlikler yardımıyla hesaplanarak değerlendirilmiştir. Çalışmanın ilk adımında tekli metal deneyleri yapılmıştır. Genellikle her bir metal türü için işletme parametreleri benzer performans etkileri göstermektedir. Elde edilen genel sonuçlar;Sisteme uygulanan voltajın artırılması sınırlayıcı akım değerine kadar sistemde taşınan iyon miktarını da artırmaktadır. Debinin artırılması da taşınan iyon miktarlarını çalışma aralığındaki değerler için artırmıştır. Debinin artırılması ile akım verimi azalmakta, kullanılan enerji miktarı ise artmaktadır. Başlangıç pH değerleri incelendiğinde giderim verimi en iyi pH = 6 için belirlenmiştir. pH değerinin düşmesi akım veriminin azalması ve bunun bir sonucu olarak enerji tüketiminin artmasına neden olmaktadır. Başlangıç metal derişimleri incelendiğinde, derişimin artması ile giderilen iyon miktarlarının arttığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte ayırma verimi azalmaktadır. Elektrolit derişiminin artması ile ise prosesin verimi bir değere kadar artmaktadır. Daha yüksek derişimlerde membran polarizasyonu ve tıkanması sorunları ortaya çıkmaktadır. Deneysel çalışmaların ikinci bölümünde besleme çözeltisi içeriğinin farklı metal türleri içermesi durumunda sisteme olan etkileri incelenmiştir. Çalışmalarda göze çarpan ilk bulgu aynı derişim değerlerine sahip metal iyonlarının giderim verimleri arasındaki farklardır. Bütün deneysel sonuçlarda giderim verimleri sırasıyla Pb2+ > Cu2+ > Ni2+ şeklinde sıralanmıştır. Çalışmadan elde edilen verilere göre aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır. Elektrodiyaliz prosesinin metal ayırma işlemlerinde etkili bir şekilde kullanılabileceği belirlenmiştir. Çalışma koşullarının optimizasyonu ile sistemin performansı artırılabilir. Besleme çözeltisinde farklı metal türlerinin bulunması durumunda, metalin türü, sayısı ve derişimine göre çalışma koşullarının değiştiği görülmektedir. Her bir metal türü sistemin ayırma verimini ve enerji tüketimini farklı şekilde etkilemektedir.