T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEKSTİL ATIKSUYUNDA KİMYASAL RENK GİDERİM YÖNTEMLERİ

Transkript

1 T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEKSTİL ATIKSUYUNDA KİMYASAL RENK GİDERİM YÖNTEMLERİ Mesut UYSAL Danışman Yrd. Doç. Dr. Mustafa KARABOYACI YÜKSEK LİSANS TEZİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ISPARTA

2 2017 [Mesut UYSAL]

3

4 TAAHHÜTNAME Bu tezin akademik ve etik kurallara uygun olarak yazıldığını ve kullanılan tüm literatür bilgilerinin referans gösterilerek tezde yer aldığını beyan ederim. Mesut UYSAL

5 İÇİNDEKİLER Sayfa İÇİNDEKİLER... i ÖZET... ii ABSTRACT... iii TEŞEKKÜR... iv ÇİZELGELER DİZİNİ... v SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ... vi 1. GİRİŞ KAYNAK ÖZETLERİ Ağartma Kaynaklı Kirleticiler Boyama Kaynaklı Kirleticiler Kategorilerin açıklamaları Tekstil Atık Suyunda Renk Problemi Tekstil Atık Suyunda Renk Giderim Yöntemleri Oksidasyon ve ileri oksidasyon yöntemleri H 2 O 2 -Fe(II) tuzları (Fenton ayıracı) Ozon Sodyum hipoklorit (NaOCl) Elektrokimyasal yöntem Kimyasal floklaştırma ve çöktürme yöntemi MATERYAL VE YÖNTEM RES Metodu RES Analizinin Yapılışı (EN ISO 7887) ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ i

6 ÖZET Yüksek Lisans Tezi TEKSTİL ATIKSUYUNDA KİMYASAL RENK GİDERİM YÖNTEMLERİ Mesut UYSAL Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Yrd. Doç. Dr. Mustafa KARABOYACI Tekstil endüstrisi boyama ve bitim işlemleri için büyük miktarda su ve kimyasal madde tüketmektedir. Bu işlemlerde kullanılan organik ve inorganik bileşiklerin çeşitliliği hem boyama, hem de diğer işlemler için kullanılan atıksuyun özelliklerini etkiler. Alıcı sulara deşarj edilen renkli atıksular, su ortamındaki ışık iletimini azaltır ve dolayısıyla fotosentetik aktiviteyi olumsuz şekilde etkiler. Ayrıca, bazı su organizmalarında boyaların birikimi, toksik ve kanserojen ürünler ortaya çıkma riskini arttırır. Bu bağlamda, tekstil endüstrisinde atık suların renk giderme prosesleri ekolojik olarak önem taşımaktadır. Tekstil atıksularının kimyasal arıtma yöntemleri yıllardır en çok çalışılan yöntem olmuştur. Çünkü, atıksuyun kalitesinde yapılması gereken değişiklikler kimyasal tip ve doz ile kolayca ayarlanabilir. Kimyasal çökeltme, oksidasyon ve flokülasyon gibi kimyasal yöntemler tekstil atık su arıtımı için kullanılmıştır ancak boya moleküllerinin indirgeme ile parçalanması üzerinde çok çalışılmamıştır. Ayrıca birçok oksitleyici madde renk giderimi için kullanılabilir. Bu çalışmada, pamuklu bir boyama tesisinden elde edilen tekstil atık suyunun kimyasal olarak renksizleştirilmesi güçlü oksitleyici maddeler ve kuvvetli indirgeyici maddeler ile incelenmiştir. Çalışmanın amacı herhangi ilave bir işleme gerek duyulmadan sadece atıksu içerisine kimyasal eklenerek renk giderimi sağlayacak ajanların belirlenmesidir. Bu amaçla atıksuya perasetik asit (CH 3 COOOH, % 30), sodyum borhidrür (NaBH 4 ), potasyum hidrojen monopersülfat (2KHSO₅*KHSO₄*K₂SO₄), sodyum dikloroizosiyanürat (C 3 Cl 2 N 3 NaO 3 ), oksalik asit (H 2 C 2 O 4 ), sodyum perklorat (NaClO 4 ), tiyoüre dioksit (CH 4 N 2 O 2 S) sodyum ditiyonit (Na 2 S 2 O 4 ), nitrobenzen sülfonik asit sodyum tuzu (C₆H₄NNaO₅S) ilave edildikten sonra RES yöntemine göre Hach DR 5000 spektrofotometresinde renk giderme performansları belirlenmiştir. Sonuçlar, sodyum hidrosülfitin, sodyum borhidrürün ve sodyum dikloroizosiyanüratın tekstil atık suyunda renk giderimi için iyi bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: tekstil atıksuyu, renk giderme, oksitleyici ajan, indirgeyici ajan. 2017, 36 sayfa ii

7 ABSTRACT M.Sc. Thesis CHEMICALLY COLOR REMOVAL METHODS in TEXTILE WASTEWATER Mesut UYSAL Süleyman Demirel University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemistry Supervisor: Asst. Prof. Dr. Mustafa KARABOYACI The textile industry consume large amounts of water and chemicals for dyeing and finishing processes. Due to the variety of organic and inorganic compounds both the dyeing as well as used in other operations, influences the resulting wastewater's characteristics. Colored wastewaters which discharged to recipient waters, reduces the light transmission in water medium, and thus adversely affect the photosynthetic activity. Also accumulation of dyes in some aquatic organisms, increases the risk of toxic and carcinogenic products occurrence. In this context, color removal processes of the textile industry wastewaters which containing dyes have ecologically importance. Chemical purification methods for the textile wastewaters, has been the most sought-after method for many years. Because, the changes which needs to be made in the quality of wastewater, can be easily adjusted with the chemical type and dose. Chemical methods such as chemical precipitation, oxidation and flocculation has been used for the textile waste water treatment, but fragmentation of dye molecules by the reduction have not been studied. Also there are many oxidizing agent has to work on. In this study, chemically color removal of textile wastewater which obtained from a cotton dyeing plant was studied with strong oxidizing agents and strong reducing agents. The aim of the study is to determine the agents that will only provide color removal by adding chemicals into the wastewater without any further processing required. For this purpose, wastewater is treated with peracetic acid (CH 3 COOOH, 30%), sodium borohydride (NaBH 4 ), potassium hydrogen monopersulfate (2KHSO₅*KHSO₄*K 2 SO 4 ), sodium dichloroisocyanurate (C 3 Cl 2 N 3 NaO 3 ), oxalic acid (H 2 C 2 O 4 ), sodium perchlorate (NaClO 4 ), sodium dithionite (Na 2 S 2 O 4 ), nitrobenzene sulphonic acid sodium salt (C₆H₄NNaO 5 S). After the addition of the chemicals decolorizing performances were determined with the Hach DR 5000 spectrophotometer according to the RES method. The results show that sodium hydrosulfite, sodium borohydride and sodium dichloroisocyanurate have a good potential for color removal in textile waste water. Keywords: textile wastewater, color removal, oxidizing agent, reducing agent. 2017, 36 pages iii

8 TEŞEKKÜR Bu araştırma için beni yönlendiren, karşılaştığım zorlukları bilgi ve tecrübesi ile aşmamda yardımcı olan değerli Danışman Hocam Yrd. Doç. Dr. Mustafa KARABOYACI ya teşekkürlerimi sunarım YL1-13 No`lu Proje ile tezimi maddi olarak destekleyen Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığı na teşekkür ederim. Tezimin her aşamasında beni yalnız bırakmayan aileme sonsuz sevgi ve saygılarımı sunarım. Mesut UYSAL ISPARTA, 2017 iv

9 ÇİZELGELER DİZİNİ Sayfa Çizelge 1.1. Üretim kaynağına göre tekstil atık suyunun karakteristiği... 6 Çizelge 3.1. EN ISO 7887 ye göre renk alıcı ortama deşarj kriterleri Çizelge 4.1. Sodyum dikloroizosiyanürat kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge 4.2. Benzen sülfonik asit sodyum tuzu kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge 4.3. Tiyoüre Dioksit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge 4.4. Sodyum Ditiyonit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge 4.5. Sodyum Ditiyonit kimyasalına ait düşük dozaj RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge 4.6. Oksalik Asit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge 4.7. Perasetik asit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge 4.8. Potasyum hidrojen monopersülfat kimyasalınaait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge 4.9. Sodyum borhidrür kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge Sodyum borhidrür kimyasalına ait düşük dozaj RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge Sodyum perklorat monohidrat kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Çizelge Sodyum perklorat monohidrat kimyasalına ait asidik ortam RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri v

10 SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ ADMI - American Boya Üreticileri Enstitüsü AKM - Askıda Katı Madde BOİ5 - Biyokimyasal oksijen ihtiyacı FeCl 3 - Demir III Klorür H 2 O 2 - Hidrojen peroksit İOP - İleri Oksidasyon Prosesleri KOİ - Kimyasal oksijen ihtiyacı NaOH - Sodyum Hidroksit O 3 - Ozon OH - Hidroksil radikali OH- - Hidroksit İyonu RES Renklilik Sayısı RH - Organik bileşikler TÇKM - Toplam Çözünmüş Katı Madde UV - Ultraviole vi

11 1. GİRİŞ Ülkemizde ve dünyadaki hızlı nüfus artışı ve endüstrideki hızlı gelişmeler tabiatın tolerans düzeyinin çok üzerinde çöp ve atıksu oluşum ile sonuçlanmaktadır. Bu atıkların, doğal ortamlarda meydana getirdikleri kirlilik, ekoloji üzerinde olumsuz etkilere neden olmaktadır. Başlıca çevre dengesi bozulmakta ve atık suların alıcı ortamlara deşarjı sonucu bu suların karıştığı doğal su kaynakları doğrudan veya dolaylı yoldan insan sağlığında, su ürünlerinde, su kalitesinde bozulmalara neden olmakla beraber suyun sılama ve benzeri diğer işlemler için kullanılmasında sınırlamalara neden olmaktadır. Yukarıda bahsedilen gerekçeler nedeni ile özellikle endüstriyel suların arıtımı günümüzde büyük önem taşımaktadır. Endüstriyel atıksu büyük endüstri kuruluşlarından, farikalardan imalathanelerden, atölyelerden, tamirhanelerden, küçük sanayi sitelerinden ve organize sanayi bölgelerinden kaynaklanan her türlü proses, yıkama ve temizlik sonrası oluşan su kütlesi olarak tanımlanabilir. Bu endüstriler içerisinde değerlerine kıyasla tekstil endüstrisi çok daha fazla atık su üretmektedir. Tekstil sektörü Türkiye için de önemli endüstri kollarından biri olduğu için bu sektörün ürettiği atık suların karakterizasyonu, arıtım ve yeniden kullanım olanaklarının araştırılması büyük önem taşımaktadır. Tekstil endüstrisi, boyama ve apre prosesleri için çok büyük miktarlıda su ve kimyasal tüketirler Gerek boyamada gerekse diğer işlemlerde kullanılan bu organik ve inorganik formdaki bileşiklerin çeşitliliğine bağlı olarak, ortaya çıkan atık suların özellikleri de farklı olmaktadır. Alıcı sulara verilen renkli atıksular su ortamındaki ışık geçirgenliğini azaltır ve fotosentetik aktiviteyi olumsuz yönde etkiler. Ayrıca boyar maddelerin bazı sucul organizmalarda birikmesi toksik ve kanserojenik ürünlerin meydana gelme riskini de beraberinde getirmektedir. Bu bağlamda boyar madde içeren tekstil endüstrisi atıksılarının renk giderim prosesleri ekolojik açıdan önem kazanmaktadır. Ancak kompleks kimyasal yapılarına ve sentetik kökenlerine bağlı olarak, boyar maddelerin giderilmesi oldukça zor bir işlemdir. (Kocaer ve Alkan, 2002) 1

12 Ayrıca 2010 yılında Süleyman Demirel Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü nün de içerisinde bulunduğu bir proje ekibi Boyarmadde İçeren Atıksular İçin Deşarj Renk Standartının Belirlenmesi ve Arıtım Teknolojilerinin Araştırılması konulu bir TÜBİTAK-KAMAG projesi çerçevesinde çalışmalar yapılmış ve proje çıktılarından faydalanılarak tarihinde Su Kirliliği Kontrol Yönetmeliğindeki deşarj standartları arasına renk parametresi de eklenmiştir. Tekstil İşletmelerine renk parametresine uyum için 1 yıl süre verilmiş olup; uygulama tarihinde başlamıştır Yasal olarak da zorunlu hale gelmesi nedeni ile tekstil atık sularında renk giderim yöntemlerinin araştırılması büyük önem kazanmıştır. Çünkü artık işletmeler tekstil atık suyunu alıcı ortamlara vermeden önce deşarj standartlarındaki arasına renk parametresi çerçevesinde renk giderimi yapmak zorundadırlar. Geleneksel yöntemlerin pahalı ve nispeten düşük verimli olması nedeniyle son yıllarda bu yöntemlerin yerine ileri oksidasyon teknikleri kullanımı endüstriyel açıdan daha cazip olabilir. Tekstil atıksularının kimyasal yöntemlerle arıtılması uzun yıllardan beri en çok rağbet gören yöntem olmuştur. Bunun en büyük nedeni şüphesiz atıksu kalitesinde meydana gelen değişikliklerin kullanılan kimyasalda veya uygulanan dozda yapılan değişikliklerle kolayca tolere edilebilir olmasıdır Tekstil endüstrisi atık sularının arıtımında en yaygın olarak kullanılan kimyasal yöntemler oksidasyon yöntemleri, kimyasal çöktürme ve flokülasyon yöntemi ve Cucurbituril ile arıtımdır (Kocaer ve Alkan, 2002). Fakat indirgenme yolu ile boyarmadde moleküllerinin parçalanması üzerinde pek çalışılmış değildir. Oksidasyon yada redüksiyon teknikleri ile geri kazanılan suyun üretim proseslerinde yada tarımsal sulamada yeniden kullanımı hem şirketler açısından ekonomik olarak hem de var olan ve gitgide azalan su kaynaklarımızın verimli kullanılmasıyla ekolojik olarak önem taşımaktadır. Tekstil endüstrisi, doğal yada sentetik hammaddeleri kullanarak, çeşitli sanayi dalları için başlıca iplik, kumaş, giysi vb. materyallerin üretimini, tasarımını ve pazarlamasını yapan endüstri dalı olarak tanımlanabilir. Tekstil endüstrisi sentetik ve rejenere elyaf üreterek yada hazır elyafları kullanarak iplik üretir ve iplği örme yada dokuma yolu ile kumaş vb. tekstil mamullerine 2

13 dönüştürür. Prosesin çeşitli aşamalarında ürünler ağartma, boyama, yıkama ve aprelereleme gibi kimyasal işlemlere maruz kalırlar. Tüm bu kimyasal proseslerden dolayı tekstil endüstrisi doğa için tehlike oluşturmaktadır. Tekstil endüstrisi ürettiği aşağıdaki sıralanan kirleticiler etkenler nedeni ile çevresel sorunlara neden olur. Tekstil atık suyu Hava emisyonu Tehlikeli sıvı ve katı atıklar Enerji tüketimi Tekstil endüstrisi kirleticilerin azaltılması, kullanılan kimyasalların nitelik ve miktarının geliştirmesi için çalışmaların yapılması, reçetelerin sürekli olarak geçirilmesi ve revizyonu, üretim planlamalarının optimizasyonu gibi temiz üretim çalışmalarına önem verilerek gerçekleştirilebilir. Bu tez kapsamında, tekstil atık suyunda renk giderimi için mevcut oksidasyon yöntemlerine alternatif yeni oksidatif ve indirgen maddelerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışma neticesinde atık suyu renk parametrelerine uygun hale getirmek bunu yaparken de suya ekstra kimyasal yük getirmemek ana amacımızdır. Oksidasyon yada redüksiyon teknikleri ile geri kazanılan suyun üretim proseslerinde yada tarımsal sulamada yeniden kullanımı hem şirketler açısından ekonomik olarak hem de var olan ve gitgide azalan su kaynaklarımızın verimli kullanılmasıyla ekolojik olarak önem taşımaktadır 3

14 2. KAYNAK ÖZETLERİ Tekstil sektöründe oldukça yüksek miktarlarda su tüketimi gerçekleşmektedir. Türkiye de imalat sanayide toplam su tüketimi içerisinde tekstil sektörünün payı yaklaşık %13 tür. Sektördeki bu su ihtiyacının %33 ünü kuyu sularından, %58 ini organize sanayi bölgesi şebekesinden karşılamaktadır. Tekstil sanayisinde 167 milyon ton/yıl su tüketimi gerçekleşmekte ve suyun %32 si proses suyu, %44 ü takviye kazan suyu, %1 i soğutma suyu, %14 ü evsel kullanımlar, %10 u diğer (başka işletmeye verme, klima suyu, yangın suyu vb.) amaçlar için tüketilmektedir. Deşarj edilen atıksuların %42 si arıtılmaktadır ve oluşan toplam (arıtılan ve arıtılmayan) atıksuların %13 ü şehir kanalizasyon şebekesine, %30 u akarsu, %46 sı organize sanayi bölgesi kanalizasyon şebekesine, %10 u diğer (fosseptik, sulama, baraj, deniz deşarjı vb.) yollar ile deşarj edilmektedir (TUİK, 2008). Türkiye tekstil sektöründe atıksu arıtımı yapan işletmelerin %12 si fizikokimyasal, %86 sı biyolojik ve %2 si gelişmiş atıksu arıtma tekniklerini uygulamaktadır (TUİK, 2008). Tekstil endüstrisinde boyama prosesinde boyarmadde tipine bağlı olarak life fikse olmayan boyarmaddelerin oranı %10-50 ye kadar değişebilmektedir (Supaka vd., 2004; Cırık, 2010). Boyama işlemlerinde boyama banyosuna eklenen kimyasal maddeler, tuzlar ve fikse olmayan boyarmadde artıkları atıksuların kirlilik yükünün artmasına neden olmaktadır. Ayrıca boyama prosesinden kaynaklanan atıksuların yüksek miktarlarda yardımcı kimyasal ve boyarmadde artıkları içermeleri atıksuların toksik özellikler kazanmasına sebep olmaktadır. Diğer taraftan boyama işlemlerinin yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilmesi nedeniyle boyama prosesleri kaynaklı atıksular ile önemli miktarda atık ısı kaybedilebilmektedir (Öztürk, 2014). Tekstil endüstrisinde terbiye, boyama ve baskı işlemlerinde önemli miktarlarda ve türde kimyasal/boyarmadde tüketimi gerçekleşmektedir. Tekstil sektöründe yaklaşık olarak çeşit boyarmadde ve çeşit kimyasal madde kullanılmaktadır (Kant, 2012) 4

15 2.1. Ağartma kaynaklı kirleticiler Gerek sentetik gerekse doğal lifler beyaz renk elde etmek yada daha canlı renkler elde etmek amacıyla ağartma işlemine tabi tutulurlar. Bu işlemler sırasında genellikle güçlü oksidatif özelliğe sahip kimyasallar kullanılırlar. Pamuk içerikli tekstil ürünlerinin ağartma işlemlerinde başlıca hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) ve sodyum hidroksit (NaOH) kullanılır. Ayrıca pamuklu ipliklerin merserizasyon işleminde de aşırı miktarda NaOH kullanılır. Yünlü mamullerin ağartılmasında hidrojen peroksit amnoyak ve sodyum ditiyonit (Na 2 S 2 O 4 ) yaygın olarak kullanılırlar Bunların yanı sıra sodyum ditiyonit (Na 2 S 2 O 4 ), hipoklorit (ClO ), klorit (ClO 2 ) ve amonyak ta (NH 3 ) ağartmada kullanılan diğer kimyasallardır. Dolayısıyla tekstil atık suyunda ağartma kaynaklı olarak yukarıda sayılan kimyasallar kirletici etken olarak bulunmaktadırlar Boyama kaynaklı kirleticiler Renk tekstil mamulünün ticari değerini etkileyen en önemli unsurlardan birisidir Bu nedenle tekstil mamullerine istenilen rengin verilebilmesi amacı ile boyama işlemi gerçekleştirilir. Boyama işlemi sırsında çeşitli boyarmadde gruplarının yanı sıra bir çok yardımcı kimyasal kullanılır. Bu kimyasalların bir çoğu boyama banyosunun deşarjı ile birlikte tekstil atık suyuna karışır. Bu kimyasallar kısaca: Suda çözünmeyen pigmentler ve ölü boyarmaddeler. Vat, dispers ve reaktif boya kaynaklı halojenler Azo boyarmaddeleri ve bunların bozunması ile aminler, metal kompleks boyalardan kaynaklanan ağır metaller. Boyama yardımcı kimyasalları kaynaklı kirleticiler (dispergatör, egalizatör, reterdar, asit ve alkali, köpük kesici, silikon ve bitkisel yağlar, indirgen ve yükseltgen maddeler.) Pamuk boyamada g/l tuz (Na 2 SO 4, NaCl) ve her boya banyosunda %30-40 oranında hidrolize olarak elyafa bağlanma yeteneğini kaybetmiş boyarmadde 5

16 Correia vd yılında yaptıkları çalışmada çeşitli tekstil sektörleri ve içerdikleri kirleticiler bakımından atık sularını çizelge 1 deki gibi karakterize etmişlerdir. Çizelge 1.1. Üretim kaynağına göre tekstil atık suyunun karakteristiği (Venceslau vd ) Parametre Katagoriler BOI 5 /KOİ BOI 5 mg.l TÇKM mg.l KOİ mg.l Yağ Gres mg.l Toplam Cr mg.l Fenol mg.l Sülfat mg.l Renk (ADMI) ph Sıcaklık Su tüketimi (1.kg -1) Kategorilerin açıklamaları Tablo 1 de yer alan 1 numaralı kategori ham yün yıkamasından kaynaklanan tekstil atık suyunun karakteristik değerleridir. 2 numaralı kategori iplik yada kumaş üretiminden kaynaklanan tekstil atık suyunu ifade eder. 3 numaralı kategori yünlü mamullerin bitim işlemlerinden arda kalan tekstil atık suyudur. 4 numaralı kategori dokuma kumaş bitim işlemleri sonucu ortaya çıkan tekstil atık suyunu 5 numaralı kategori ise örme kumaş bitim işlemlerinden kaynaklanan tekstil atık suyunu ifade eder. 6 numaralı kategori halı üretiminden 7 numaralı ise iplik boyama ve bitim işlemleri kaynaklı tekstil atık suyunu ifade eder. 6

17 2.3. Tekstil atık suyunda renk problemi Öncelikle renkli tekstil atık suyu estetik ve psikolojik bir kirleticidir. Renkli suyun alıcı ortama deşarjı insanlar üzerinde suyun kirlendiği, zehirlendiği endişesi yaratır. Çünkü boyarmaddeler kolaylıkla fark edilir bir kirleticilerdir. Daha ölümcül etkilere sahip tarım ilaçlarının alıcı ortamlara bırakılması görünmez olduğu için önemsenmemektedir. Hatta tarım ilacı içeren aletler akarsularda temizlenmektedir Tabi ki boyarmaddeler tamamen masum kirleticiler değildirler. Alıcı sulara verilen renkli atık sular su ortamındaki ışık geçirgenliğini azaltır ve fotosentetik aktiviteyi olumsuz yönde etkiler. Ayrıca boyarmaddelerin bazı sucul organizmalarda birikmesi toksik ve kanserojenik ürünlerin meydana gelme riskini de beraberinde getirmektedir. Bu bağlamda boyar madde içeren tekstil endüstrisi atık sularının renk giderim prosesleri ekolojik açıdan önem kazanmaktadır. (Şencan A, 2011) 2.4. Tekstil Atık Suyunda Renk Giderim Yöntemleri Tekstil ve boya endüstrisinden kaynaklanan atıksular oldukça kirli olup içerisinde yüksek oranda askıda katı madde, yüksek kimyasal oksijen ihtiyacı (KOI), yüksek biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ), sıcaklık, asitlik, baziklik ve diğer çözünmüş maddeleri ihtiva ederler. Kirleticilerin birçoğu, renk hariç, fiziksel, kimyasal yada biyolojik yöntemlerle arıtılabilirler. Dolayısıyla, tekstil atıksularında boyama prosesi sırasında kalıntı boyaların oluşturduğu renkli atıksularının arıtılması daha fazla çaba ve çalışma gerektirmektedir (Birgil A, 2006). Tekstil atıksularından renk giderimi için kullanılan konvansiyonel arıtma metotları arasında koagülasyon/flokülasyon ve aktif karbon adsorbsiyonu yer almaktadır Koagülasyon ve adsorbsiyon proseslerinin her ikisi de oldukça fazla miktarda çamur oluşturmakta olup bu çamurların bertarafıda ayrı bir sorun oluşturmaktadır. Biyolojik arıtma prosesi deşarj standartlarının sağlanması için kullanılan yaygın bir metottur fakat hala renk probleminin çözümünde etkili olamamıştır (Birgil A, 2006). Bu yöntemleri basitçe sınıflandıracak olursak: Fiziksel yöntemler: Adsorpsiyon, Membran Filtrasyonu, İyon değişimi 7

18 Biyolojik yöntemler: Aerobik Yöntem, Anaerobik Yöntem, Biyosorpsiyon Kimyasal yöntemler: Oksidasyon, (H 2 O 2 -Fe(II) Tuzları (Fenton ayıracı), Ozon, Fotokimyasal Yöntem, Sodyum Hipoklorit), Kimyasal Floklaştırma ve Çöktürme Yöntemi İleri oksidasyon yöntemleri - H 2 O 2 / Fe +2 (Fenton) - H 2 O 2 / Fe +3 (Fenton-benzeri) - H 2 O 2 / Fe +2 (Fe +3 ) / UV (Foto-Fenton) - H 2 O 2 / Fe +3 Okzalat - Mn +2 / Okzalik asit / Ozon - TiO 2 / hv/o 2 (Fotokataliz) - O 3 (Yüksek ph ta ozonlama >8.5) - O 3 / H 2 O 2 (Peroksanon) - O 3 / UV - H 2 O 2 / UV - O 3 / H 2 O 2 / UV - Ultrason - Ultrason / O 3 - Ultrason / H 2 O 2 - Sonofotokatalitik oksidasyon (Birgil A, 2006). Yukarıda sayılar yöntemler arasında seminer kapsamındaki kimyasal yöntemleri biraz daha detaylı inceleyeceğiz Oksidasyon ve İleri Oksidasyon yöntemleri Oksidasyon kimyasal yöntemler içinde en yaygın olarak kullanılan renk giderme yöntemidir. Çünkü uygulanması basittir ve koagülasyon ve adsorbsiyon prosesleri gibi çamur oluşturmaz. Kimyasal oksidasyon (yükseltgenme) sonucu boya moleküllerindeki aromatik halkalar parçalanarak kromojen grupların yani renk veren yapının bozunması ile rengin giderilmesi sağlanır (Kocer ve Alkan, 2002) 8

19 H 2 O 2 -Fe(II) Tuzları (Fenton ayıracı) Fenton ayıracı (Fe(II) tuzlarıyla aktive edilmiş hidrojen peroksit) biyolojik arıtmayı inhibe edici ya da toksik atıksuların oksidasyonu için çok uygundur. (Kocer ve Alkan, 2002) ph değeri 2 ile 5 arasında iken demir iyonlarının ve organik kirleticilerin bulunduğu ortama hidrojen peroksit ilave edilirse şu reaksiyonlar gerçekleşir; Fe +2 + H 2 O 2 Fe +3 + OH- + OH OH + Fe +2 Fe +3 + OH- Oluşan OH radikalleri ortamdaki organiklerle (RH) reaksiyona girerek yeni organik radikallerin oluşumuna neden olmaktadır; RH + OH R + H 2 O Buradan itibaren üç ayrı reaksiyon ihtimali mevcuttur: R + Fe +3 Fe +2 + ürün (oksidasyon) veya R + R R-R (dimerizasyon) veya R + Fe +2 Fe +3 + RH (redüksiyon) Ozon Ozon (O 3 ) oksijenin üç atomlu bir allotropudur. Ozonun oksidasyon potansiyeli (2.07 V) başta hidrojen peroksit (1.77 V) olmak üzere tekstil sektöründe kullanılan oksidasyon maddelerinden daha yüksektir. (Eren ve Anis 2006) Yüksek kararsızlığına bağlı olarak oldukça iyi bir yükseltgen olan ozon aynı zamanda tekstil yaş proseslerinden kaynaklanan atık sularda bulunan yüzey aktif maddeler ve taşıyıcılar gibi diğer kirleticilerin giderilmesine de yardımcı olmaktadır. Ozonla oksidasyon, klorlu hidrokarbonların, fenollerin, pestisitlerin ve aromatik hidrokarbonların parçalanmasında da oldukça etkilidir. (Kocaer ve Alkan 2002) Ozon ile renk gideriminde etkili faktörler: ph, sıcaklık, karıştırma, atıksu içeriği ve ozonun dozudur. 9

20 O 3 + H 2 O HO + O 2 HO + RH R Ozonlama reaksiyonlarında ama hidroksil radikalleri oluşturmaktır. Nötr ph larda ozonun çözünürlüğü düşük olduğundan reaksiyon hızı da düşüktür, düşük ph larda moleküler ozon reaksiyon gierken yüksek ph larda oluşan HO radikalleri yukarıdaki reaksiyonda gösterildiği gibi radikalik bir reaksiyon ile organik bileşikleri yükseltgeyerek parçalanmalarını sağlar. (RH=organik bileşikler) Sodyum Hipoklorit (NaOCl) Sodyum hipoklorit in (NaOCl) toz, granül ve sıvı olmak üzere üç şekli bulunmaktadır. Sıvı sodyum hipoklorit belli miktarlarda alınarak bilinen çamaşır suyu elde edilir. Sodyum hipokloritin en önemli maddesi klordur. ph a bağlı olarak sulu ortamda farklı bileşenlere ayrışır. Buna göre ph 5 in üzerinde çözeltide hipoklorik asit (HOCl) ve hipoklor iyonları (OCl) baskınken ph 5 in altında Cl 2 ve suya dönüşmektedir (Şencan A, 2011). NaOCl ile oksidasyon işleminin temeli Cl + iyonunun, boya molekülünün amino grubu üzerine saldırısıyla azo bağının parçalanması esasına dayanır. Düşük ph ve yüksek klor konsantrasyonunda renk giderimini artırır. Naftalin halkası üzerine amino süsbtitüe boyaların giderilmesi için uygun bir yöntemdir. Fakat dispers boyalar için uygun değildir. Alıcı ortamlardaki olumsuz etkilerinden dolayı boyar madde giderimi için klor kullanımı giderek azalmaktadır. (Slokar ve Marechal, 1998) Elektrokimyasal yöntem Elektrokimyasal bir reaksiyonda yük, elektrot ile iletken sıvı içindeki reaktif türler arasındaki ara yüzeyde transfer olur. Elektrokimyasal bir reaktör bir anot, bir katot, bir iletken elektrolit ve güç kaynağından oluşmaktadır. Katotta yük reaksiyona giren türlere geçerek oksidasyon durumunda azalmaya neden olur. Anotta ise yük reaktif türlerden elektroda geçerek oksidasyon durumunu arttırır. Oksidasyon durumundaki değişmeler türlerin kimyasal özelliklerinin ve formlarının değişmesine yol açar (Kocaer ve Alkan, 2002) 10

21 Çeşitli boya sınıfları (dispers, direkt ve asit boyalar) üzerinde alüminyum yada demir elektrotlar kullanılarak yapılan elektrokimyasal işlemler renk gideriminde iyi sonuçlar vermiştir. Reaktif boyalar, elektrokimyasal arıtma proseslerini zorlaştırmaktadırlar. Demir elektrot kullanarak organik maddelerin çözeltiden uzaklaştırılma mekanizması tam olarak anlaşılamamıştır. Bu işlemin olası bir kaç mekanizmanın kombinasyonu olduğu düşünülmektedir (Birgil A, 2006). Reaksiyonun sonunda boya flokasyon koagülasyonla ayrılabilir. (Lopes, A., vd. 2004) Kimyasal Floklaştırma ve Çöktürme Yöntemi Bu yöntemde floklaşma ve çökelme kimyasal maddeler yardımıyla sağlanır. Atıksuya katılan kimyasal maddeler yardımıyla meydana gelen floklaşma ile çözünmüş maddeler ve kolloidler giderilirler. En çok kullanılan kimyasallar arasında, Al2(SO 4 ) 3, FeCl 3, FeSO 4 ve kireç sayılabilir. (Kocaer ve Alkan 2002) Kimyasal çöktürme yönteminde kullanılan koagülantlar nedeniyle çıkış suyunda fazla miktarda atık çamur oluşması gibi bir dezavantajı vardır (Lin ve Liu, 1994). 11

22 3. MATERYAL VE YÖNTEM Şimdiye kadar sayılan yöntemler ve bu yöntemlerde kullanılan kimyasallar üzerinde birçok çalışma yapılmıştır. Fakat üzerinde çalışılmamış bir çok yükseltgen ve indirgen kimyasallar mevcuttur. Bu kimyasallar üzerine yapılacak çalışmalar yeni ve etkin yöntemlerin keşfini beraberinde getirebilir. Bu tez kapsamında, perasetik asit (CH 3 COOOH, % 30), sodyum borhidrür (NaBH 4 ), potasyum hidrojen monopersülfat (2KHSO₅ * KHSO₄ * K₂SO₄), sodyum dikloroizosiyanürat (C 3 Cl 2 N 3 NaO 3 ), oksalik asit (H 2 C 2 O 4 ), sodyum perklorat (NaClO 4 ), tiyoüre dioksit (CH 4 N 2 O 2 S) sodyum ditiyonit (Na 2 S 2 O 4 ), nitrobenzen sülfonik asit sodyum tuzu (C₆H₄NNaO₅S) kimyasallarının renk giderme performansları araştırılmıştır. Renk giderim performanslarının değerlendirilmesi için katı kimyasallardan g/l sıvı olanlardan ml/l eklenmiş ve anlık, 1 dakika, 5 dakika, 10 dakika, 15 dakika, 20 dakika ve 30 dakikada ki renk ölçümleri yapılarak kimyasalların renk giderim performansları araştırılmıştır. Ham atık suyun ph değeri 8,6 olduğundan asidik ortamda renk giderimi sağlayan kimyasallar için asidik ortamda da ph 5,5 de tekrarlanmıştır. Renk giderim performansları AB ye üye ülkelerde endüstrilerden kaynaklanan renkli atıksuların alıcı ortamlara deşarjı ile ilgili EN ISO 7887 de belirlenen standartlar esas alınarak, renklilik sayısı (RES) yada spectral absorption coefficient (SAC) metoduna göre yapılmıştır. Çalışmada kullanılan atıksu Nesa Tekstil firmasına ait atık boyamasuyudur ve RES değerleri RES-436 =37,6, RES-525 =107,2, RES-620 = 14,3 olarak ölçülmüştür. RES değerlerinden de görüldüğü gibi atık su kırmızı rengin absorbans verdiği noktada yani 525 nm de en büyük RES değerine sahiptir ve suyun görünümü gerçekte de kırmızıdır. Bu nedenle asıl önemli olan RES-525 değerindeki renk giderim performansının izlenmesidir RES Metodu Renk parametresinin RES metodu ile ölçülmesi 3 kategoriye (Remazol Yellow RR gran için 436 nm, Remazol Red RR gran için 525 nm, Remazol Blue RR gran için 620 nm dalga boylarında ölçüm yapılır) ayrılmaktadır ve m -1 biriminde RES-436, 12

23 RES-525 ve RES-620 şeklinde renk değerleri ölçülmektedir (EPA, 2009). RES metodu ile renk ölçümünde 3 farklı dalga boyunun kullanılmasının amacı; nm bandında sarı ve tonları, nm bandında kırmızı ve tonları, nm bandında ise mavi ve tonlarının absorbans vermesinden kaynaklanmaktadır nm bandında dalga boyu arttıkça renkler koyu tonlarına doğru geçiş göstermektedir. EN ISO standardında Ölçülen RES değeri eğer 10 m -1 den daha düşük (düşük renklilik) ise, küvet genişliğinin 10 mm den daha fazla olması gerektiği vurgulanmaktadır. Elde edilen sonuçlar 10 m -1 den daha düşük olursa RES ölçümünde 1 inç (25,4 mm) kalınlığında olan (daha fazla numune hacmi alan) küvet kullanılır (Cırık vd. 2013) RES Analizinin Yapılışı (EN ISO 7887) Analizi yapılacak numuneler süzme işlemine tabi tutulur. Spektrofotometre cam küveti (10 veya 25,4 mm) numune ile yıkanır. Numune cam küvete aktarılır. Cam küvetin dış kısmı yumuşak kağıt peçete ile iyice silinmelidir. Cam küvetin dışında herhangi bir parmak izi veya leke kalmamalıdır. Spektrofotometrede sırasıyla 436, 525 ve 620 nm dalga boylarında numunenin absorbans değerleri ölçülür ve kaydedilir. Ölçülen bu absorbans değerleri aşağıdaki denklemde yerine koyularak RES-436, RES-525 ve RES-636 değerleri hesaplanır (Cırık vd. 2013). 3.1 A: λ dalga boyunda numunenin absorbans değeri (okunan absorbans) d: Küvet kalınlığı (mm) f: Spektral absorbans değerini m -1 biriminde elde etmek için faktör, f=1000 RES (λ): λ dalga boyundaki renklilik sayısı (RES) değeri (m -1 ) (Cırık vd. 2013). Avrupa birliğinin su kalitesi ve su renginin muayene ve tayini yönetmeliği EN ISO 7887 ye göre renk parametresi için alıcı ortama deşarj kriterleri çizelge 3.1 de verilmiştir 13

24 Çizelge 3.1. EN ISO 7887 ye göre renk alıcı ortama deşarj kriterleri RENK RES (m -1 ) 436 nm (Remazol Yellow RR gran) nm (Remazol Red RR gran) nm (Remazol Blue RR gran) 3 Deneylerde kullanılan renk giderim yüzdeleri aşağıdaki denklem 3.2 ye göre hesaplanmıştır. Kimyasalların renk gideriminde kullanılabilirliği atık suyun RES değerini çizelge 3.1 deki değerin altına düşürme yeteneği ve % renk giderim performansı ile hesaplanmıştır. Burada A 0 ham atık suyun RES değeri A, kimyasal ilavesinden sonra ölçülen RES değerlerini göstermektedir. 14

25 4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Çizelge 4.1 de sodyum dikloroizosiyanürat (C 3 Cl 2 N 3 NaO 3 ) kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri yer almaktadır. Çizelge 4.1. Sodyum dikloroizosiyanürat kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri % Renk Giderimi Anlık RES-436 RES-525 RES-620 RES-436 RES-525 RES g/l 34, , , , , , g/l 36, , , , , , g/l 35, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 28, , , , , , g/l 32, , , , , , g/l 28, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 26, , , , , , g/l 27, , , , , , g/l 26, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 25, , , , , , g/l 26, , , , , , g/l 25, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 25, , , , , , g/l 25, , , , , , g/l 24, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 24, , , , , , g/l 25, , , , , , g/l 23, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 23, , , , , , g/l 24, , , , , , g/l 22, , , , , ,07393 Sodyum dikloroizosiyanurat katı formdaki klor ağartıcı maddelerin başlıcalarındandır. Molekül ağırlığı g/mol olan katı formda bir kimyasaldır. Su da çok iyi çözünmesi, hızlı bir şekilde erimesi en az zararlı etkileri olması sodyum dikloroizosiyanuratı ağartma uygulamalarında avantajlı hale getirmiştir. Ayrıca iyi 15

26 bir stabiliteye sahip olması ve diğer kuru bileşenlerle uyumlu olması avantajları arasındadır (Farr vd, 2004). Çizelgeden görüldüğü gibi en iyi renk giderim performansı %80 ile 30 dakika 5g/L de gerçekleşmiştir. Anlık renk giderim performansı ise 1g/L de %63 tür. Ortalama renk giderim oranı tüm zamanlar ve konsantrasyonlar için %70 civarındadır. Bu yüksek renk giderim oranına rağmen RES değerleri deşarj kriterlerinin altına düşmemiştir. Bunda suyun koyu kırmızı renkte olmasının da etkisi büyüktür. Daha önce sodyum dikloroizosiyanurat tekstil atık suyunda renk giderim için kullanılmamıştır. Daha çok dezenfektan olarak kullanımına yönelik çalışmalar mevcuttur. Bir çok boya kimyasal oksitleyici ajanlar ile renksizleştirilebilir. Klorda sıvı yada gaz formda yada hipoklorit bileşikleri halinde atıksularda renk genellikler renk gideriminde kullanılır. Ghosh ve arkadaşları klorın renk giderme performansı üzerine bir çalışma yapmışlar ve 150 mg/l klor konsantrasyonunda rengi %77 oranında gidermişlerdir. 100 mg/l klor konsantrasyonun altında atıksuda klor kalıntısı kalmadan renk ancak %57 oranında giderilmiştir (Reife vd. 1996) Çizelge 4.2 de nitrobenzen sülfonik asit sodyum tuzu kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri yer almaktadır. Nitrobenzen sülfonik asit (C₆H₄NNaO₅S) molekül ağırlığı g/mol beyaz kristal katı bir kimyasaldır. Genellikle tekstil boyamalarında ve deterjan sektöründe oksidan olarak kullanılır. Bu çalışmada da yükseltgeyici etkisinin atık suda renk giderimine etkisi araştırılmıştır. Çizelge 4.2 de görüldüğü gibi mavi tonlarda renk giderim etkisi tüm konsantrasyon ve süreler için %60 civarındadır. Suyun asıl rengi olan kırmızı tonlarda ile pek başarılı değildir. Literatürde daha önce nitrobenzen sülfonik asit sodyum tuzunun atık suda renk giderimine ait bir çalışma bulunmamaktadır. Çizelge 4.3. de Tiyoüre dioksit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri yer almaktadır. Tiyoüre dioksit diğer adıyla formamidin sülfinik asit, suda çözünen (27 g/l 20 ºC) ve indirgen özellik göstererek formamidin sülfinik asitten sülfoksilik asit üretmek üzere dereceli bir şekilde parçalanan beyaz kristal bir katıdır. Molekül ağırlığı 108,115 g/mol dür ve deri, fotoğrafçılık endüstrisinde ayrıca kağıt ve tekstil endüstrisinde ağartıcı olarak kullanılan güçlü indirgen bir maddedir. 16

27 Bir çok boyarmadde, özelliklede azo boyarmaddeler için kimyasal indirgenme etkili bir renk giderim tekniğidir. Azo boyarmaddelerin kimyasal olarak indirgenmesi azo bağının kırılarak kromofor özellik taşımayan küçük aromatik amin moleküllerinin oluşması ile sonuçlanır. Oluşan bu küçük aromatik aminler gerçek boya molekülüne göre aerobik biyolojik arıtmada daha kolay giderilir ve aktif karbon adsorpsiyonunda daha kolay arıtılır (Joshi vd. 2004). Çizelge 4.2. Nitrobenzen sülfonik asit sodyum tuzu kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri % Renk Giderimi Anlık RES-436 RES-525 RES-620 RES-436 RES-525 RES g/l 23, , , , , g/l 24, , , , , , g/l 24, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 23, , , , ,159 60, g/l 24, , , , , , g/l 23, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 23, , , , , , g/l 25, , , , , , g/l 24, , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 23, , , , ,159 60, g/l 25, , , , , , g/l 23, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 23, , , , ,159 60, g/l 26, , , , , , g/l 23, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 23, , , , , , g/l 25, ,2449 7, , , , g/l 23, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 23, , , , , , g/l 26, , , , , , g/l 23, , , , , ,

28 Bu çalışmada tiyoüre dioksitin tek başına farklı dozlarda renk giderme performansı üzerine çalışılmıştır. Çizelge 4-3 de görüldüğü gibi anlık renk giderme performansı %7 civarında iken 30 dakika sonunda 1 g/l de yaklaşık %14 ve 5 g/l gibi yüksek bir dozda bile %19 u geçmemektedir. Bunun nedeni gerçek endüstriyel atık suyun azo boyar maddeleri dışında boyar maddeler içermesi olabilir. McCurdy (1991), yaptığı çalışmada tekstil atık suyuna 225 ppm tiyoüre dioksit eklemiş ve rengin görünür bir değişme meydana geldiğini belirtmiştir. Tek başına kullandığında %12 lik bir renk giderimi elde etmiştir. Çizelge 4.3. Tiyoüre Dioksit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri % Renk Giderimi Anlık RES-436 RES-525 RES-620 RES-436 RES-525 RES g/l 31, , , , , , g/l 32, , , , , , g/l 35, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 31, , , , , , g/l 32, , , , , , g/l 34, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 31, , , , , , g/l 31, , , , , , g/l 34, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 31, , , , , , g/l 32 98, , , , , g/l 34, , ,7551 8, , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 31, , , , , , g/l 31, , , , , , g/l 33, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 30, , , , , , g/l 31, , , , , , g/l 32, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 30, , , , , , g/l 31, , , , , , g/l 31, , , , , ,

29 Bizim çalışmamızda da benzer sonuçlar elde edilmiştir. Tiyoüre dioksit tek başına azo bağını kırabilse de diğer boyaları indirgeme yeteneği yeterli olmadığı sonucunu çıkarabiliriz. Çizelge 4.4. Sodyum Ditiyonit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri Anlık RES-436 RES-525 RES-620 % Renk Giderimi RES-436 RES-525 RES g/l 31, , , , , , g/l 30, , , , , , g/l 28, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 28, , , , , , g/l 28, , , , , , g/l 27, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 28, , , , , g/l 29, , , , , , g/l 27, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 27, , , , , , g/l 28, , , , , , g/l 27, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 27, , , , , , g/l 27, , , , , , g/l 26, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 27, , , , , g/l 28, , , , , , g/l 27, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 26, , , , , , g/l 27, , , , , , g/l 25, , , , , ,

30 Çizelge 4.4. de sodyum ditiyonit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri yer almaktadır. Sodyum ditiyonit (Na 2 O 4 S 2 ) piyasada genel olarak hidrosülfit adı ile bilinen molekül ağırlığı g/mol beyazımsı kristal bir katıdır. Sülfurdioksite benzeyen karakteristik bir kokusu vardır ve nem yada su ile temas ettiğinde kendiliğinden ısınarak toksik gazlar meydana getirir. Suda yüksek oranda çözünür (241 g/l 20 ºC) (Lide, 2007). Güçlü bir indirgeyici ajandır ve aromatik nitro ve diazonyum bileşiklerini anilinlere indirgeyebilir. Buradan da b,r çok boyarmadde grubunu indirgeme yeteneğine sahip olduğu sonucunu çıkarabiliriz. Çizelge 4.4 incelendiğinde sodyum ditiyonitin yaklaşık olarak tüm konsantrasyonlarda rengin %80 giderme yeteneğine sahip olduğunu görmekteyiz 1g/L eklendiği anda bile rengin %77 si giderilmiştir. 30 dakika 5g/L de %84 e çıkmaktadır ki bu kadar az bir fark için beklemeye ve atık suya ekstra kimyasal yük getirmeye gerek yoktur. Bu nedenle sodyum ditiyonitin daha düşük konsantrasyonları içinde deneyler yapılmıştır. Çizelge 4.5 de atık suya 0,001 g/l ve 0,005 g/l sodyum ditiyonit eklenmesi ile elde edilen renk giderim yüzdeleri ve RES değerleri görülmektedir. 0,001 g/l gibi çok düşük dozajda dahi anlık %75 ve 1 dakika sonra yaklaşık %80 oranında renk giderme performansına sahiptir. McCurdy (1991) yaptığı çalışmada tekstil atık suyuna 225 ppm sodyum ditiyonit eklemiş ve renkte görünür bir değişme meydana geldiğini belirtmiştir. Orijinal mor mavi renk sarıya dönmüş ve sarı renk zamanla değişmemiştir. Yaklaşık %90 lık bir renk giderimi elde etmiştir. Michelsen vd. (1993) yaptıkları çalışmada C.I. Reactive Black 5 i hidrosulfit kullanarak farklı dozlarda ve ph larda indirgeyerek renk giderim performansını çalışmışlar ve ph4 te 400 mg/l de %71 renk giderimi elde etmişlerdir. Tüm bunlar göz önünde bulundurulduğunda ve hidrosülfitin düşük fiyatı dikkate alınarak atık su renk gideriminde sodyum ditiyonitin etkili bir ajan olduğunu söyleyebiliriz. Fakat yine de bizim kullandığımız endüstriyel atık suyun RES değerleri deşarj kriterlerinin üzerinde kalmaktadır. 20

31 Çizelge 4.5. Sodyum Ditiyonit kimyasalına ait düşük dozaj RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri % Renk Giderimi Anlık RES-436 RES-525 RES-620 RES-436 RES-525 RES-620 0,1 g/l 31, , , , , , ,5 g/l 30, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES-620 0,1 g/l 30, , , , , , ,5 g/l 32, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES-620 0,1 g/l 30, , , , , , ,5 g/l 30, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES-620 0,1 g/l 29, , , , , , ,5 g/l 32, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES-620 0,1 g/l 30, , , , , , ,5 g/l 29, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES-620 0,1 g/l 30, , , , , , ,5 g/l 33, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES-620 0,1 g/l 29, , , , , , ,5 g/l 29, , , , , , Çizelge 4.6. da oksalik asit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri yer almaktadır. Deneysel çalışmalarda oksalik asit dihitrat (C 2 H 2 O 4.2H 2 O) kimyasalı kullanılmıştır. Oksalik asit molekül kütlesi g/mol (dihidrat formu g/mol) güçlü bir dikarboksilik asittir. Renksiz kristaller şeklindedir ve suda çözündüğünde de renksiz çözelti oluşturur. Suda çözünürlüğü oldukça yüksektir. En basit dikarboksilik asittir, bununla birlikte asetik asitten çok daha güçlüdür ve bir çok bitkide genellikle kalsiyum ya da potasyum tuzları halinde bulunur. Oksalik asit kolayca oksitlenebilir ve bu nedenle indirgeyici ajan olarak kullanılır. Oksalik asidin konjuge bazı ise (C 2 O 4 ) -2 metallerle güçlü bağ yapan bir şelat ajanı olarak kullanılır. Çalışma kapsamında, doğal bir kimyasal olması ve iyi bir indirgen olması nedeni ile oksalik asidin renk giderim performansı üzerine çalışılmıştır. Çizelge 4.6 dan görüldüğü gibi oksalik asit beklentimizin aksine iyi bir renk giderim performansı göstermemiştir. Sarı tonlarda yaklaşık %30 ve mavi tonlarda yaklaşık %40 lık bir renk giderimi gözlense de çözeltinin asıl rengi olan kırmızıda gözle görünür bir renk 21

32 giderimi söz konusu değildir. Oksalik asit ile daha önce atık suda renk giderimi çalışılmamıştır. Fakat oksalik asit tekstil ve kağıt hamuru ağartma işlemlerinde kullanılmaktadır. Çizelge 4.6. Oksalik Asit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri % Renk Giderimi Anlık RES-436 RES-525 RES-620 RES-436 RES-525 RES g/l 26, , , , , , g/l 26, , , , , , g/l 26, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 24, , , , , , g/l 26, , , , , , g/l 28, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 26, , , , , , g/l 26, , , , , , g/l 29, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 26, ,4898 8, , , , g/l 33, , , , , , g/l 30, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 26, , , , , , g/l 37, , , , , , g/l 28, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 27, , , , , , g/l 39, , , , , , g/l 31, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES g/l 29, , , , , , g/l 37, , , , , , g/l 31, , , , , ,22763 Roncero vd. (2000) Kraft kağıt hamurunu ozon ile ağartmada oksalik asidin etkisini çalışmışlardır. Prosese eklenen oksalik asitle beraber Kappa numarasının ve viskozitenin arttığını belirtmişlerdir. Prosese 101 ppm oksalik asit eklendiğinde %2 22

33 ozon konsantrasyonun da Kappa numarası %10 artmış, %3 ozanda ise %17 artmıştır. Kappa numarasında ki artış beyazlıktaki artışın göstergesidir. Yine koromofor degredasyon hızı 40 ppm ozon konsantrasyonuna kadar artmış bundan daha yüksek dozlarda bir farklılık göstermemiştir. Buradan da lignin gideriminde etkili olduğu fakat renk verici gideriminde fazla etkili olmadığını sonucunu çıkarabiliriz. Bizim çalışmamızda kromoforları parçalamada fazla bir başarı göstermemiştir. Çizelge 4.7. Perasetik asit kimyasalına ait RES değerleri ve renk giderim yüzdeleri % Renk Giderimi Anlık RES-436 RES-525 RES-620 RES-436 RES-525 RES ml/l 33, , , , , , ml/l 34, , , , ,6226 9, ml/l 33, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES ml/l 35, , , , , , ml/l 34, , , , , , ml/l 34, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES ml/l 36, , , , , , ml/l 35, , , , ,4042-1, ml/l 34, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES ml/l 36, , , , , , ml/l 39, , , , , , ml/l 35, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES ml/l 37, , , , , , ml/l 37, , , , , , ml/l 137, , , , , dk. RES-436 RES-525 RES ml/l 37, , , , , , ml/l 38, , , , , , ml/l 38, , , , , , dk. RES-436 RES-525 RES ml/l 37, , , , , , ml/l 38, , ,4898-2, , , ml/l 38, , , , , ,