Alüm çamurlarının ikili şartlandırılması

Bu çalışmanın amacı, arıtma çamurlarının daha kolay susuzlaştırılması için yapılacak kimyasal şartlandırmanın daha verimli ve etkili hale getirilmesine katkıda bulunmaktır. Çalışmada şartlandırıcı olarak en yaygın kullanıma sahip olan polielektrolitlerin ikili şartlandırma yapılarak daha verimli ve etkili kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çalışma, alum çamurları üzerinde yapılan deneylerle yürütülmüştür. Araştırma kapsamında yürütülen deneylerle iyi bir şartlandırma ve dolayısıyla susuzlaşabilirliğin elde edilebilmesi için optimum şartlandıncı dozu belirlenmiştir. Yükleri birbirinden farklı olan üç tip polielektrolitle şartlandırma deneyleri yapılmıştır. Polielektrolit dozuna bağlı olarak susuzlaştırmada meydana gelen değişimler izlenmiştir. Şartlandırmaya ilave edilecek polielektrolit dozunun iyi seçilmesi halinde polimer reaksiyonları optimum oranda gerçekleşmekte ve minimum kapiler emme süresi dolayısıyla maksimum susuzlaşabilirlik elde edilmektedir. Aşın polielektrolit ilavesi halinde ise polielektrolitler diğer partiküllere de bağlanmak yerine ilk bağlandığı partikül üzerine sarılmayı tercih etmektedir. Bu durumda restabilizasyon oluşmakta ve susuzlaşabilirlik iyileşmek yerine kötüye gitmektedir. Elde edilen en iyi optimum şartlandıncı doz aralığı katyonik ve noniyonik polielektrolitler için 3-5 mgPE/grKM arası, anyonik polielektrolit için ise 2-5 mgPE/grKM arası olarak belirlenmiştir. Polielektrolit dozajlarının belirlenmesinden sonra çamur numuneleri değişik karıştırma koşullan altında tekli şartlandırmaya tabi tutularak susuzlaşabilirlikleri ölçülmüştür. Tekli şartlandırma için en iyi karıştırma koşulu 300 rpm-180sn + 45 rpm- 90sn. olarak elde edilmiştir. Bu karıştırma koşulu esas alınarak yapılan tekli şartlandırma deneyi sonuçlarından en iyi susuzlaşabilirliğin, katyonik polielektrolit (Hyd. CP 509) kullanılarak elde edildiği görülmüştür. Tekli şartlandırmadan sonra gerçekleştirilen ikili şartlandırmada da değişik karıştırma koşullan ve deney prosedürleri uygulanmış ve en iyi karıştırma koşulunun 300 rpm-180sn/45rpm-90sn + 300 rpm-180sn/ 45 rpm-90sn olduğuna karar verilmiştir. Poli elektrolitlerin doz oram 1:1 olarak elde edilmiştir. Bu koşullar esas alınarak yapılan ikili şartlandırma deneylerinde şu sonuçlara ulaşılmıştır. ikili şartlandırma tekli şartlandırmaya göre nispeten daha iyi susuzlaşabilirlik sağlamaktadır, ikili şartlandırmada daha az veya aynı dozda polielektrolit ilavesi ile daha düşük KES değerine ulaşılmaktadır. Yapılan ikili şartlandırma deneylerinde anyonik polielektrolit üzerine katyonik polielektrolit ilavesiyle elde edilen susuzlaşabilirliğin katyonik polielektrolit üzerine anyonik polielektrolit ilave edilerek elde edilen susuzlaşabilirlikten daha iyi olduğu görülmüştür. Alum çamuru negatif yüzey yüküne sahiptir. İlk olarak negatif yüklü bir polielektrolit ilave edilerek (Hyd. 7170) şartlandırma yapıldığında şartlandırmanın ilk aşamasında her iki grubun da aynı yükte olmasından dolayı köprüleme mekanizmasının hakim olduğu düşünülmektedir. Kimyasal kuvvetler XIXelektriksel itme ve çekme kuvvetinin üstesinden geldiği için adsorpsiyon oluşmuştur. Anyonik polielektrolit partikülün bir veya birden fazla yüzeyi üzerine adsorbe olmuştur. Çözelti içerisinde polimer zincir halkaları uzanarak diğer alum partiküllerinin boş yüzeyine bağlanmıştır. Böylelikle köprüleme mekanizması gerçekleşmiştir. İlk etapta oluşan yumak yapıları çok güçlü değildir. Bu yüzden tekli şartlandırmada anyonik polielektrolit kullanılarak elde edilen değerler iyi sonuçlar vermemiştir. Polielektrolit ilavesinden önce partikül etrafındaki eksi yük yoğunluğu belirli bir miktarda iken anyonik polielektrolitin partiküller üzerine adsorbe olmasıyla ortamda eksi yük yoğunluğu çok fazla artmıştır, ikinci olarak katyonik polielektrolitin ilave edilmesiyle zıt yük farkından dolayı elektriksel çekme kuvveti oluşmuş ve yük nötralizasyonu optimum seviyede gerçekleşmiştir. Dolayısıyla minimum KES değeri ve en iyi susuzlaşabilirlik elde edilmiştir. Alum çamuru üzerine ilk önce katyonik polielektrolitin (Hyd. CP 509) ilave edilmesiyle yük nötralizasyonu oluşmuştur. Böylelikle destabil hale gelen partiküllerin bir araya gelmeleri kolaylaşmıştır. İkinci olarak anyonik polielektrolit ilave edilmesiyle de köprüleme mekanizması gerçekleşmiştir. Ancak yapılan deneylerden görüldüğü üzere alum çamurunun susuzlaştırılmasmda anyonik polielektrolit üzerine katyonik polielektrolit ilave edilerek oluşturulan mekanizmalar katyonik üzerine anyonik polielektrolit ilave edilerek oluşturulan mekanizmalardan daha kuvvetlidir. Her iki şartlandırmada elde edilen sonuçların tekli şartlandırmaya göre daha iyi olduğu tespit edilmiştir. İkili şartlandırmada elde edilen yumaklar tekli şartlandırmada elde edilen yumaklara göre daha güçlüdür. Tekli şartlandırmadaki zeta potansiyeli eğrileri yumak-yumak etidleşirnlerini tam olarak göstermesine rağmen ikili şartlandırmadaki zeta potansiyeli değerleri iki polielektrolitin etkileşiminden sonraki değerleri gösterdiğinden yumak etkileşimlerini tam olarak yansıtmamaktadır. Katyonik polielektrolit üzerine noniyonik polielektrolit ilave edilerek yapılan ikili şartlandırma deneylerinde elde edilen susuzlaşabilirliğin noniyonik polielektrolit üzerine katyonik polielektrolit ilave edilerek elde edilen susuzlaşabilirlikten daha iyi olduğu görülmüştür. Çamur ilk olarak katyonik polielektrolit ile şartlandırıldığı zaman polielektrolit çamur partikülleri üzerine adsorbe olur ve ilk yumak oluşur. Sonradan ilave edilen noniyonik polielektrolitler hidrojen bağı ve van der Waals kuvvetlerinden dolayı katyonik polielektrolitlerin kuyruk ve halkaları üzerine adsorbe olurlar. Negatif yüklü çamur yüzeyleri ve katyonik polielektrolitler arasında elektrostatik etkileşimden dolayı oldukça kompak ön yumaklar oluşur. Daha sonra noniyonik polielektrolitlerin ilave edilmesiyle bu yumaklar daha geniş ve kuvvetli yumaklara dönüşür. Geniş ve kuvvetli yumaklar susuzlaşabilirliğin artmasını sağlar. XX