FTALİK ASİT ESTER İÇEREN ATIKSULARDAN TEMİZ ÜRETİM TEKNOLOJİSİ İLE SU VE ALKOL GERİ KAZANIMI İÇİN HİBRİT BİR PROSES

Transkript

1 FTALİK ASİT ESTER İÇEREN ATIKSULARDAN TEMİZ ÜRETİM TEKNOLOJİSİ İLE SU VE ALKOL GERİ KAZANIMI İÇİN HİBRİT BİR PROSES Prof. Dr. Bülent KESKİNLER Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Çevre Müh. Böl. Öğretim üyesi 11 Nisan 2013 Adana Sanayi Odası Seyhan/Adana

2 Ftalatlar hakkında genel bilgi; Potansiyel riskleri sebebiyle USEPA tarafından kanserojenik ve endokrin bozucu kimyasalların arasında yer almaktadır. Yüksek moleküllü ftalat esterleri, vinil plastikleştirici işlevi görerek malzemenin esnekliğini, işlenebilirliğini ve rahat çalışabilirliğini artırmaktadır. Düşük molekül ağırlıklı ftalatlardan (C1-C4) ise selülozikler, akrilikler ve üretanlar gibi vinil grubu içermeyen reçinelerde plastikleştirici olarak yararlanılmaktadır. Dünya da 60 ın üzerinde farklı tipte ftalat üretilmekte, yıllık üretimi yaklaşık olarak 2.7 milyonu bulmaktadır. Ftalat içeren atıksular konvensiyonel arıtma yöntemleri ile etkin bir şekilde giderilememekte ve çevresel açıdan olumsuz etkilere neden olmaktadır. Çevreye olumsuz etkileri nedeniyle birçok ülkede ftalatların kullanımına sınırlar/yasaklamalar getirilmiştir.

3 Çalışmanın Amacı; Rekabetin yüksek olduğu plastifiyan üretim sektöründe üretim maliyetlerini aşağı çekerek daha rekabetçi, sürdürülebilir ve çevreye dost bir üretimi desteklemek amaçlanmıştır. Bu hedef doğrultusunda atıksudan hammadde ve ürün kaçaklarının geri kazanılması ve atıksuların bir dizi proses sonrasında proseste tekrar kullanımı gerçekleştirilmiştir. ÇALIŞMA 3 ana adımda oluşturulmuştur; 1 Ftalatların iyon değiştirici reçinede ftalik aside hidrolizi için katı kataliz prosesinin çalışma şartları (ph, hız, vb.), rejenerasyon koşulları ve sıklığı laboratuvar çalışmaları ile belirlenmiştir. 3 2 Hidroliz reaksiyonunda yan ürün olarak açığa çıkan serbest alkolün membran proses ile sudan geri kazanılması için en uygun membran tipi ve proses şartları (basınç, ph, çapraz akış hızı vb.) laboratuarda yapılan çapraz akışlı membran filtrasyon deneyleri sonucunda tespit edilmiştir. Pilot ölçekte su ve hammadde kazanım miktarları tespit edilmiş ve geri kazanılan su ve alkolün proseste tekrar kullanılabilirlik özellikleri araştırılmıştır.

4 Yapılan çalışma neticesinde geliştirilen yöntemin sıfır deşarj yaklaşımlı bir temiz üretim teknolojisi olduğu sonucuna varılmıştır.

5 Pilot Tesis İşletilen iyon değiştirici ve membran hibrit prosesi 10 m 3 /gün kapasitelidir. Proses; Reçine kolonu, Nötralizasyon tankı, İki kademeli ileri membran prosesi, Çeşitli boyutlarda depolama tankları, Enstrümantal cihazları ve pompaları içermektedir. Reçine Tasarım Kriterleri: Nötralizasyon Tankı Tasarım Kriterleri: İleri Membran Prosesi: Yatak alanı 0.70 m 2, Dolgu hacmi 1.3 m 3, Filtre geçiş hızı 1.5 m/h, Temas süresi 1 h Debi 1.4 m 3 /h Mekanik Karıştırıcılı Dozaj Miktarı 5 L/h Temas Süresi 45 dak. Membran Tipi NF-270 Membran Boyutu 80*4 inch Membran Alanı 37 m2 Membran Akısı L/m2h

6

7 Pilot Tesisten Görüntüler

8 Pilot Tesis İşletme Sonuçları Pilot çalışmalar 10 m 3 /gün kapasiteye sahip iyon değiştirici ve membran hibrit prosesi işletilerek gerçekleştirilmiştir. Yaklaşık 1 yıldır işletilen tesisten değişik zamanlarda alınan giriş ve çıkış numunelerinde KOİ analizleri yapılmıştır. Reçineye giriş KOİ si 9,750±2,350 mg/l, Reçineden çıkış KOİ si 1,600±45 mg/l, İkinci kademe membran süzüntü KOİ si 228±48 mg/l Konsantre KOİ si 3200±1000 mg/l olarak değişim göstermiştir. KOİ sonuçlarına göre ftalatların reçinede yüksek verimle ftalik aside ve oktanole hidroliz edilmiş, su/alkol karışımından su ve oktanol membran prosesle arzu edilen verimlerde geri kazanılmıştır. Ayrıca reçinenin 1 haftada dolduğu ve rejenere edilmesi gerektiği görülmüştür. İki kademeli membran prosesinde; Birinci membran %70 geri kazanım oranı, İkinci membran ise %80 geri kazanım oranı ile çalıştırılmıştır. Kibrit sistemde üretimden kaynaklı su %94, alkol ve türevleri %6 oranlarda ayrılarak geri kazanılmaktadır.

9 Sonuçlar Bu çalışmada, ftalik asit esterler içeren atıksudan su ve alkol geri kazanımının ekonomik ve verimli bir yöntem olan iyon değiştirici-membran hibrit prosesi ile yapılarak temiz ve sürdürülebilir bir üretim teknolojisinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Önerilen proses konvansiyonel hidroliz yöntemlerine göre gerek asit/baz kullanımını ve gerekse de kullanılan asit/baz nötralizasyonu için gerekli olan kimyasal kullanımını ortadan kaldırması açısından bir çok avantaja sahiptir. Oluşan yan ürünler (ftalik asit ve mono metil ftalatlar) iyon değiştiricide tutularak yüksek verimle sudan başarılı bir şekilde uzaklaştırılmıştır. Hidroliz sonucunda meydana gelen oktanol ise membran proses ile geri kazanılmıştır. Yapılan analizler neticesinde %94 lük kazanım oranı için geri kazanılan su, proses suyu niteliğinde olup tesis içerisinde tekrar kullanılabilir özelliktedir. Geri kazanılan membran süzüntüsü tesiste proses suyu olarak soğutma kulelerinde, membran konsantresi ise alkol gerektiren üretim basamaklarında tekrar kullanılmaktadır.

10 TEŞEKKÜRLER