TEKSTİL ATIK SULARI KULLANARAK MİKROBİYEL YAKIT HÜCRESİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİNİN ARAŞTIRILMASI

Benzer belgeler
Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 2012, Koç Üniversitesi, İstanbul

İLERİ ARITIM YÖNTEMLERİNDEN FENTON REAKTİFİ PROSESİ İLE ENDÜSTRİYEL BİR ATIK SUYUN ISLAK HAVA OKSİDASYONU

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

İ Ç İ NDEKİ LER. Çevre Mühendisliği ve Bilimi İçin Kimyanın Temel Kavramları 1. Fiziksel Kimya ile İlgili Temel Kavramlar 52.

10 Mart 2015 SALI Resmî Gazete Sayı : TEBLİĞ

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

Sızıntı Suyunun Elektrooksidasyon Prosesi İle Arıtılması

7x7 CM 2 MEMBRANLI MİKROBİYAL YAKIT HÜCRESİNİN PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Tekstil Atık Suyunda Kimyasal Yöntemle Renk Giderimi. Color Removal from Textile Waste Water with Chemical Method

İÇİNDEKİLER 2

Endüstriyel Su Arıtımına Uyarlanmış Çözümler

Biyolojik Besi Maddesi Gideren Atıksu Arıtma Tesisi Geri Devir Çamurunda Farklı Dezentegrasyon Uygulamalarının İncelenmesi

YAKIT PİLLERİ. Cihat DEMİREL

ATIKTAN ENERJİYE: MUZ KABUĞUNUN ALTERNATİF ENERJİ KAYNAĞI OLARAK YAKIT PİLLERİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ

- Bioanalytic; Biyokimya otoanalizörleri için test kitleri üretimi,

Eğitim Öğretim Yılı Modül Seçimli Ders İçerikleri-(I.Grup)

T.C Ondokuz Mayıs Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği KMB 405 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı III

Atıksu Arıtımında Mikroorganizma Kullanımında Yeni Bir Yaklaşım: Tekstil Boyalarının Membran Biyoreaktörde Funguslarla Arıtımı

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

1. Kıyı Bölgelerinde Çevre Kirliliği ve Kontrolü KÇKK

Geliş Tarihi/Received : , Kabul Tarihi/Accepted :

ÇEV-401/A DERS TANITIM FORMU

ÇEVRE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ KODLU TEMEL ĠġLEMLER-1 LABORATUVAR DERSĠ DENEY FÖYÜ

BURSA HAMİTLER SIZINTI SUYU ARITMA TESİSİNİN İNCELENMESİ

VIA GRUBU ELEMENTLERİ

ELEKTROKOAGÜLASYON İLE SULU ÇÖZELTİLERDEN BOYAR MADDELERİN GİDERİLMESİ

T.C. ÇEVRE VE ŞEHİRCİLİK BAKANLIĞI Çevresel Etki Değerlendirmesi, İzin ve Denetim Genel Müdürlüğü TESİSE KABUL EDİLECEK ATIKLAR VE KODLARI

Organik Atıkların Değerlendirilmesi- BİYOGAZ: Üretimi ve Kullanımı ECS KĐMYA ĐNŞ. SAN. VE TĐC. LTD. ŞTĐ.

Bir Paradigma: Tekstil Atıksularında Sıfır Yasaklı Boyarmadde ve Kimyasal Maddeler Prof. Dr. Fatoş GERMİRLİ BABUNA

Öğretim Üyeleri İçin Ön Söz Öğrenciler İçin Ön Söz Teşekkürler Yazar Hakkında Çevirenler Çeviri Editöründen

Kırılma Noktası Klorlaması

Atık yağlar ekotoksik özelliğe sahiptir ve bulunduğu ortamı kirleterek ortamda yaşayan canlılara zarar verir. Dolayısıyla toprağa ve suya doğrudan

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 1 sh. 1-9 Ocak 2002 KOT BOYAMA TEKSTİL ATIKSUYUNDA KALICI KOİ'NİN BELİRLENMESİ

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ MALZEME LABORATUARI II DERSİ AKIMLI VE AKIMSIZ KAPLAMALAR DENEY FÖYÜ

DİĞER ARITMA PROSESLERİ

KİMYA SANAYİ VE DIŞ TİC.LTD.ŞTİ.

I.BÖLÜM TEMİZLİK MADDELERİ

sektörün en iyileriyle hep yanınızda...

Çevreye Zarar Veren Tekstil Atıksularının Arıtım Çalışmaları

Elçin GÜNEŞ, Ezgi AYDOĞAR

TEBLİĞ. b) 31/12/2004 tarihli ve sayılı Resmî Gazete de yayımlanan Su Kirliliği Kontrolü Yönetmeliğinin 4 ve 38 inci maddeleri,

Şartlarında Bakteriyel İnaktivasyon Sürecinin İndikatör

EPPG VE NANO-METAL YÜKLÜ EPPG ELEKTROTLARIN MİKROBİYAL ELEKTROLİZDEKİ ETKİNLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI *

3) Oksijenin pek çok bileşiğindeki yükseltgenme sayısı -2 dir. Ancak, H 2. gibi peroksit bileşiklerinde oksijenin yükseltgenme sayısı -1 dir.

TEST 1. Hücre Solunumu. 4. Aşağıda verilen moleküllerden hangisi oksijenli solunumda substrat olarak kullanılamaz? A) Glikoz B) Mineral C) Yağ asidi

Kimya Eğitiminde Proje Destekli Deney Uygulaması

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

SULU ÇÖZELTİLERDEKİ FENOLÜN FENTON YÖNTEMİYLE GİDERİMİNDE PROSES PARAMETRELERİNİN OPTİMİZASYONU

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 2014 YILI ANALİZ LABORATUVARI FİYAT LİSTESİ

Solunum. Solunum ve odunsu bitkilerin büyümesi arasında yüksek bir korelasyon bulunmaktadır (Kozlowski ve Pallardy, 1997).

BOYAR MADDE İÇEREN TEKSTİL ATIKSULARININ ARITIM ALTERNATİFLERİ

TEKSTİL VE METAL SANAYİ ARITMA ÇAMURLARININ SUSUZLAŞTIRMA İŞLEMLERİNİN İNCELENMESİ

ARITMA ÇAMURUNDAN BİYOGAZ ÜRETİMİ VE ENERJİ TASURRUFU

EVDE KİMYA SABUN. Yağ asitlerinin Na ve ya K tuzuna sabun denir. Çok eski çağlardan beri kullanılan en önemli temizlik maddeleridir.

gövdelerinin kirletici etkisi, bitkilerin diğer organlarının kirletici etkileri.

KANALİZASYONLARDA HİDROJEN SÜLFÜR GAZI OLUŞUMU SAĞLIK ÜZERİNE ETKİLERİ

Sizce ne oldu da endüstriyel kirlilik kavramı önem kazandı???

İÇME SULARININ DEZENFEKSİYONUNDA NANOMATEYALLERİN KULLANIMI

AyDo Süper İyonize Su (SIW) Teknolojisi ile. Rehabilite Sistemleri

Gaz arıtımı sonucu oluşan ve tehlikeli maddeler içeren çamurlar ve filtre kekleri dışındaki gaz arıtımı sonucu oluşan çamurlar

Anaerobik Arıtma ve Biyogaz Üretim Tesisi. Çağatay Arıkan-Ak Gıda Kalite Güvence Müdürü

HAKKIMIZDA. Firmamız 2006 yılının Ocak ayında arıtma sistemleri kurmak ve çevre teknolojilerini geliştirmek amacıyla kurulmuştur.

Katoda varan pozitif iyonlar buradan kendilerini nötrleyecek kadar elektron alırlar.

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

YAKIT HÜCRESİ 4. KUŞAK ELEKTRİK ÜRETİM TEKNOLOJİSİ

MM548 Yakıt Pillerinin Prensibi ve Uygulaması

MM548 Yakıt Pillerinin Prensibi ve Uygulaması. Yrd.Doç.Dr. Muhittin Bilgili

ALKALİNİTE. 1 ) Hidroksitler 2 ) Karbonatlar 3 ) Bikarbonatlar

Ca ++ +2HCO 3 CaCO 3(s) +CO 2 +H 2 O 2 CEV3352

Örnek : 3- Bileşiklerin Özellikleri :

Biyogaz Temel Eğitimi

ÖLÇÜM VE /VEYA ANALĠZ ĠLE ĠLGĠLĠ;

FINEAMIN 06 kullanılan kazan sistemlerinin blöfleri yalnızca ph ayarlaması yapılarak sorunsuzca kanalizasyona dreyn edilebilir.

TEKSTİL SEKTÖRÜNDE ENTEGRE KİRLİLİĞİ DÜZENLEME

BİTKİSEL VE HAYVANSAL ATIKLARDAN BİYOGAZ VE ENERJİ ÜRETİM TESİSİ

Elektrot Potansiyeli. (k) (k) (k) Tepkime vermez

GIDA ENDÜSTRİSİ ATIKSULARININ ANAEROBİK ARITIM ADAPTASYONU ÇALIŞMASI

6. BÖLÜM MİKROBİYAL METABOLİZMA

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/6) Akreditasyon Kapsamı

DİREKT MAVİ 53 AZO BOYARMADDESİNİN FOTOKATALİTİK OLARAK GİDERİMİ ÜZERİNE İYONLARIN ETKİSİ

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/6) Akreditasyon Kapsamı

1. Ulusal Kıyı Bölgelerinde Çevre Kirliliği ve Kontrolü Sempozyumu Kasım 2011, Tekirdağ,

ATIKSU ARITIMININ ESASLARI

1.1 Su Kirliliği Su Kirliliğinin Kaynakları 1.2 Atıksu Türleri 1.3 Atıksu Karakteristikleri 1.4 Atıksu Arıtımı Arıtma Seviyeleri

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/5) Akreditasyon Kapsamı

TEKSTĐL ENDÜSTRĐSĐ ATIKSUYUNUN ARDIŞIK KESĐKLĐ BĐYOREAKTÖR (AKR) ĐLE ARITILMASINDA OPTĐMUM ŞARTLARININ BELĐRLENMESĐ

YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI. 11. Sınıf 1 CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ

SABUN SENTEZİ (Yağların Hidrolizi veya Sabunlaştırılması)

HAZIRLAYAN Mutlu ŞAHİN. Hacettepe Fen Bilgisi Öğretmenliği. DENEY NO: 6 DENEYİN ADI: DOYMUŞ NaCl ÇÖZELTİSİNİN ELEKTROLİZİ

Biyogaz Yakıtlı Kojenerasyon Uygulamaları

BİLEŞİKLER VE FORMÜLLERİ

ADAPAZARI KENTSEL ATIKSU ARITMA TESĐSĐ ATIKSUYUNUN KARAKTERĐZASYONUNUN ĐNCELENMESĐ VE DEĞERLENDĐRĐLMESĐ

Normal derişimler için: PE- HD, PTFE Nitrik asit (ρ 1,42 g/ml) ile ph 1-2 olacak şekilde asitlendirilmelidir. Düşük derişimler için: PFA, FEP

RAPOR. O.D.T.Ü. AGÜDÖS Kod No: Kasım, 2008

T.C. ÇEVRE VE ŞEHİRCİLİK BAKANLIĞI ÇED, İzin ve Denetim Genel Müdürlüğü ÇEVRE ÖLÇÜM VE ANALİZLERİ YETERLİK BELGESİ EK LİSTE 1 / 5

Ötrifikasyon. Ötrifikasyonun Nedenleri

Meyve Suyu Atıksuyunun Sentezlenen Farklı Membranlar ile Membran Biyoreaktörde Arıtımı

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/8) Akreditasyon Kapsamı

Şekilde görüldüğü gibi Gerilim/akım yoğunluğu karakteristik eğrisi dört nedenden dolayi meydana gelir.

WASTEWATER TREATMENT PLANT DESIGN

Transkript:

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 20, Sayı 2, 2015 ARAŞTIRMA doi: 10.17482/uujfe.34381 TEKSTİL ATIK SULARI KULLANARAK MİKROBİYEL YAKIT HÜCRESİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİNİN ARAŞTIRILMASI İbrahim ÜÇGÜL * Feyhan YILMAZ Özet: Bu çalışmada, mikrobiyel yakıt hücresi kullanarak tekstil atık sularının arıtımı sırasında elektrik üretimi araştırılmıştır. Bunun için iki farklı sistem tasarımı yapılmıştır. Bunlar biri tuz köprülü mikrobiyel yakıt hücresi diğeri ise membranlı mikrobiyel yakıt hücresidir. Bu sistemlerde iki farklı türde bakteri kullanılmıştır. Bakterilerin ilk grubu koku tüketirken diğer grup ise küf tüketmektedir. Substrat olarak atık haşıl çözeltisi, atık boyarmadde çözeltisi ve glikoz kullanılmıştır. Koku tüketen bakteri ile atık boyarmadde kullanılarak yapılan deneyde kirliliğe neden olan boyarmadde moleküllerinin parçalanmasıyla oluşan gazlar buradaki bakteriler tarafından yok edilerek elektrik üretimi sağlanmıştır. Küf tüketen bakteri ile organik besiyer ve glikoz kullanılarak yapılan deneyde elektrik akımı oluşumu gözlemlenmemiştir. Anahtar Kelimeler: Mikrobiyel yakıt hücresi, tekstil atık suları ve arıtım yöntemleri, tekstil prosesleri. Investigation of Energy Production by Microbial Fuel Cell Using Textile Wastewaters Abstract: In this study, using a microbial fuel cell power generation during the treatment of textile waste water was investigated. Two different systems were designed for it. Salt bridge and the other one of these microbial fuel cell membrane microbial fuel cell. Two different types of bacteria were used in these systems. The first group of bacteria, mildew smell in the other group consumed consuming. Sizing waste as substrate solution, glucose solution and waste dyestuff used. Odor bacteria-consuming gases formed by decomposition of the dye molecule to cause pollution in the assay was performed using the waste dye wherein no generation of electricity has been supplied by the bacteria. Electric current formation in experiments using bacteria consume organic broth and glucose with defects observed. Keywords: Microbial fuel cells, textile waste water and treatment process, textile process. 1. GİRİŞ Tekstil endüstrisi atık su hacmi ve kompozisyonu bakımından diğer sektörlere göre daha fazla kirletici özelliğe sahiptir. Tekstil endüstrisinde su tüketimi kullanılan materyale göre her ton ürün için 25-250 m³ arasında değişmektedir (Gürtekin ve Şekerdağ, 2008). Tekstil endüstrisinde, atık sular miktar ve bileşim yönünden çok değişkendirler. Bu atıkların birinci kaynağı liflerde mevcut olan doğal safsızlıklar iken, ikinci kaynak ise proseslerde kullanılan kimyasal maddelerden kaynaklanan renk, zehirli maddeler, yüksek kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), biyolojik oksijen ihtiyacı (BOİ), düşük biyobozunurluk, yüzey aktif maddeler, klorlu bileşikler, * Süleyman Demirel Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü, Isparta İletişim Yazarı: İ. Üçgül (ibrahimucgul@sdu.edu.tr) 57

Üçgül, İ., ve Yılmaz, F.: Tekstil Atık Sularında Mikrobiyel Yakıt Hücresi ile Elektrik Üretiminin Araştırılması ph, tuz, boyarmadde gibi çeşitli etkenlerdir. Bu etkenler ciddi problemlere yol açmaktadır (Kaleli, 2006; Başbuğ, 2008; Paul ve diğ., 2012). Tekstil işlemleri birçok farklı adımı içermektedir. Bu adımlarda kullanılan donanıma, materyale ve işlemlere bağlı olarak su kullanım miktarı değişmektedir. Dolayısıyla üretilen atık su miktarı da farklı miktarlarda ve özelliklerde olmaktadır (Bisschops ve Spanjers, 2003). Islak işlemler ağartma, haşıllama, yıkama, bazik işlem, merserizasyon, boyama, baskı ve bitim işlemlerini kapsamaktadır. Bu işlemler süresince kuvvetli asitler, kuvvetli alkaliler, inorganik klorlu bileşikler, sodyum hipoklorit, çeşitli organik bileşenler gibi kimyasallar kullanılmaktadır (Paul ve diğ., 2012). Fosil yakıtların yakın gelecekte tükeneceği göz önüne alındığında, alternatif enerji kaynaklarının bulunması zorunluluğu ortaya çıkmaktadır. Bu bağlamda, karbondioksit salınımı olmaksızın yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretimi en çok tercih edilen yöntemdir. Son zamanlarda, üzerinde en çok durulan alternatif enerji kaynağı mikrobiyel yakıt hücreleri (MYH) dir (Du ve diğ., 2007). Organik bileşenleri parçalayarak buradaki kimyasal enerjiyi elektrik enerjisi çeviren sisteme MYH denir (limitsizenerji, 2014). Bu çalışmada arıtma amaçlı kullanılan ticari bakteri türlerinin mikrobiyal yakıt hücrelerinde kullanımı ve elektriksel üretimi incelenmiştir. 2. TEKSTİL SEKTÖRÜ VE MİKROBİYEL YAKIT HÜCRESİ 2.1. Tekstil Sektörü ve Atık Sular Tekstil endüstrisi Türkiye'nin ekonomik kalkınmasında başta gelen endüstrilerinden birisidir. Ülkemiz açısından önemli bir yere sahip olan tekstil endüstrisinde ürünler değişik hammaddelerden değişik prosesler kullanılarak üretilirler. Kullanılan hammadde ve kimyasal maddelerin, gerçekleştirilen işlemlerin, her işlem için uygulanan teknolojilerin çeşitliliği, su kullanımlarının çok farklı oluşu, endüstride yapının son derece değişken olduğunu göstermektedir. Bu da atık su karakterizasyonu ve uygulanan arıtma yöntemlerinde farklılıklara neden olmaktadır (Çalışkan ve diğ., 2002). Tekstil endüstrisi atık su hacmi ve kompozisyonu bakımından diğer endüstriyel sektörlere göre daha fazla kirletici özelliğe sahiptir. Tekstil endüstrisi atık suları, kullanılan değişik kimyasal maddelere bağlı olarak birçok değişik kirleticileri parametreleri içermektedir. Tekstil endüstrisinde kullanılan farklı organik ve inorganik bileşiklere bağlı olarak atık suların karakteri de farklı olmaktadır (Gürtekin ve Şekerdağ, 2008). Tekstil atık sularının ortak özellikleri; yüksek KOİ, yüksek BOİ, yüksek sıcaklık, yüksek ph, askıda katı maddeler (AKM) ve çeşitli boyaların neden olduğu renktir (Başbuğ, 2008). Pamuklu tekstil endüstrisi çıkış suları yüksek BOİ, aşırı renk, yüksek alkali değeri ve debisi yüksek atıkları içermektedir (Birgül, 2006; Kaleli, 2006). Yünlü tekstil endüstrisi çıkış suları yüksek asidite, yüksek BOİ, çeşitli organik maddeler, boyalar, reaktif yıkama maddeleri, tuzlar ve yüksek konsantrasyonda yağ içeriği şeklinde özetlenebilir. Yün yağı, tesis çıkış suyunun verimli bir biyolojik arıtıma tabi tutulabilmesi için ön arıtma gerektirdiğinden ayrı bir problem kaynağını teşkil eder. Sentetik tekstil endüstrisi atık sularında bulunan kirleticilerin başlıcaları boya, sentetik deterjanlar, anti-statik yağlayıcılar, yumuşatıcılar, kloritler, hidrojen peroksit, esterler, sülfolanmış yağlardır (Gürcüm, 2005). Tekstil endüstrisinde kullanılan genel prosesler ve atık su içeriği Tablo 1 de verilmiştir. Terbiye proseslerinde ortaya çıkan çeşitli atık sularının kimyasal yöntemlerle arıtım yöntemi ve arıtım özellikleri Tablo 2 de, fiziksel yöntemlerle arıtım yöntemi ve arıtım özellikleri Tablo 3 te ve biyolojik yöntemlerle arıtım yöntemi ve arıtım özellikleri ise Tablo 4 te verilmektedir. 58

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 20, Sayı 2, 2015 Tablo 1. Tekstil endüstrisinde kullanılan genel prosesler ve atık su içeriği (Bisschops ve Spanjers, 2003; Anonim3, 2013; Birgül, 2006) Tekstil Endüstrisi Genel Prosesi Haşıllama Haşıl giderme Yıkama Ağartma Merserizasyon Karbonizasyon Terbiye işlemleri Atık Su İçeriği Karboksimetilselüloz, tabii mumlar, pektinler ve diğer haşıllama materyalleri, KOİ, BOİ bulunmaktadır Yüksek sıcaklıkta, BOİ içeren ve katı yükü fazla Yağ, AKM, BOİ ve alkalinite NaOH, H2O2, çeşitli anyonik stabilizör türleri ve deterjanlar Hem kullanılmış NaOH hem de ıslatma maddelerinin bazı ara reaksiyon ürünlerini ve deterjanları Sülfürik asit Akrilik polimerlerin sulu çözeltileri veya dispersiyonları ile katyonik ve elyaf reaktif tiplerinde olan polietilen tipin yumuşatıcıları, magnezyum klorür, çinko nitrat, çinko klorür, çinko fluoborat ve diğer organik tuzlar şeklinde katalizörleri Tablo 2. Atık suların kimyasal yöntemler ile arıtımı ve arıtım özellikleri (Kocaer ve Alkan, 2002; Mercimek, 2007; Gürtekin ve Şekerdağ, 2008) Kimyasal Yöntemler Oksidasyon H₂O₂-Fe(II) tuzları (Fenton ayıracı) Ozon Fotokimyasal yöntem Sodyum hipoklorit (NaOCl) yöntemi Elektrokimyasal yöntem Kimyasal floklaştırma ve çöktürme yöntemi Cucurbituril Özellikleri En çok kullanılan renk giderme işlemidir. Biyolojik arıtmayı inhibe edici ya da zehirli atık suların oksidasyonudur. Boya atık suları ozonlandıktan sonra tekrar kullanılabilmesidir. Boya molekülleri, hidrojen peroksit varlığında ultraviyole (UV) radyasyonu (genellikle cıva ark lambalarıyla) ile karbondioksit (CO₂) ve suya (H₂O) dönüştürülmektedir. Cl+ iyonu boya molekülünün amino grubuna etki eder ve azo bağının kırılmasını sağlar Renk, KOİ, toplam organik karbon, askıdaki katı ve ağır metallerin uzaklaştırılmasında kullanılmaktadır Floklaşma maddeleri ve oluşan çamurun giderilmesidir. Tekstil boya atık sularının tekrar kullanılmasını sağlar. 59

Üçgül, İ., ve Yılmaz, F.: Tekstil Atık Sularında Mikrobiyel Yakıt Hücresi ile Elektrik Üretiminin Araştırılması Tablo 3. Atık suların kimyasal yöntemler ile arıtımı ve arıtım özellikleri (Mercimek, 2007; Kocaer ve Alkan, 2002; Uzunoz, 2013) Fiziksel Yöntemler Adsorpsiyon Membran filtrasyonu İyon değişimi Özellikler Renk gideriminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Boya ve diğer kimyasal maddeleri sürekli olarak arıtması, konsantre edilmesi ve en önemlisi atık sudan ayırması ve prosese geri döndürmesini mümkün kılmaktadır. Boya içeren atık suların arıtılmasında kullanılmaktadır. Tablo 4. Atık sularının biyolojik yöntemler ile artımı ve arıtım özellikleri(çalışkan vd., 2002; Gürtekin ve Şekerdağ, 2008; Kocaer ve Alkan, 2002) Biyolojik Özellikler Aerobik yöntem Anaerobik yöntem Biyosorpsiyon Özellikler Atık suyun bileşiminde bulunan organik maddelerin mikroorganizmalar tarafından giderilmesi Arıtımda ilk basamağında asidojenik bakteriler karbonhidratlar, yağlar veya proteinler gibi organikleri düşük moleküler ağırlıklı ara ürünlere dönüştürürler. Bu fermentasyon ürünleri daha sonra asetojenik bakteri tarafından kullanılır ve asetat, karbon dioksit ve moleküler hidrojen açığa çıkar. Son olarak metanojenik bakteriler asetat ve karbondioksiti metana indirgerler Atık suların rengini gidermek için ölü bakteriler, maya ve mantarlar kullanılmaktadır. 2.2. Mikrobiyel Yakıt Hücresi (MYH) Bir MYH, anaerobik koşullar altında katalitik reaksiyonlarla organik bileşenlerdeki kimyasal bağların içerisindeki kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren bir bioreaktördür (Du ve diğ., 2007). Bu enerji karbon bileşenlerinden çıkarılmaktadır (Fung ve diğ., 2006). MYH elektrik üretiminin yanı sıra atık su arıtımı, kirlilik için biyosensör gibi kullanımları da vardır (Du ve diğ., 2007; Kim ve diğ.,2007). Şekil 1 de MYH genel şekli görünmektedir. Şekil 1: Mikrobiyel yakıt hücresi (Logan, 2011) 60

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 20, Sayı 2, 2015 Bir MYH nde mikroorganizmalar anot kısmına beslenen substratı (besin) parçalayarak elektron ve hidrojen üretirler. Üretilen hidrojen proton değişimli membrandan (PEM) katot bölümüne difüzyon yolu ile geçerler. Katotta hidrojen ve elektron alıcının (genelde oksijen) varlığı elektronları buraya çeker. Elektronlar anot elektrottan, katot elektroda dış devreden üzerinde direnç bulunan iletken telden katot bölümüne geçerler. Burada elektronlar, protonlar ve elektron alıcı su oluşumu için birleşirler (Pant ve diğ., 2009; Aktan ve diğ., 2011; Logan, 2011). 3. MATERYAL VE YÖNTEM Bu çalışmada elektrotların yapımı için sıklığı 16 ilmek/1'' olan atkılı örme yapısına sahip karbon kumaş, MYH sisteminde anot ve katot bölmeleri arasına nafion 211 membran, potasyum hidroksit (KOH) çözeltisi ile tuz köprüsü ve çeşitli bakteri kültürleri kullanılmıştır. Arıtım için iki adet MYH tasarlanmıştır. Bu sistemlerin anot bölmesinde Microlife DCT serisi bakteri kültürü ve substrat (tekstil atık suyu ve glikoz) bulunmaktadır. Sistem ph ı 7 olacak şekilde fosfat tamponu kullanılmıştır. Anot bölmesi anaerobik ortamı sağlamak amacıyla sürekli azot gazıyla beslenmiştir. Bu amaçla azot tüpü kullanılmıştır. Katot bölmesi su ile doldurulmuş ve aerobik ortamı sağlamak amacıyla sürekli oksijen beslenmiştir. Bu ortam küçük hava kompresörü ile sağlanmıştır. Sistemler sabit sıcaklığı sağlamak amacıyla su dolu cam bioreaktör içine yerleştirilmiştir ve akvaryum ısıtıcısı kullanılmıştır. Bakterilerin substratı parçalamasıyla oluşan hidrojen iyonları sistemdeki tuz köprüsü ya da membrandan, elektronlar ise iletken tel, direnç ve elektrotlarla oluşturulmuş dış devre üzerinden katot bölmesine geçmektedir. Katot bölmesinde hidrojen, oksijen ve elektronların birleşimiyle su oluşmaktadır. Elektronlar dış devre üzerinden geçerken elektrik akımı oluşmaktadır. 3.1. Tuz Köprülü MYH Anot ve katot bölmesi olarak 1000 ml lik iki adet beher kullanılmıştır. 200 mg/ml saf suda çözünmüş potasyum hidroksit U şeklindeki cam boruya doldurulup, iki ucu içindeki çözeltiyi sızdırmayacak şekilde pamuk ile kapatılmıştır. Anotta üretilen hidrojen iyonlarının katoda geçmesini sağlamak amacıyla tuz köprüsü iki bölme arasına yerleştirilmiştir. Sistem görünümü Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2: Tuz köprülü MYH deney düzeneği 61

Üçgül, İ., ve Yılmaz, F.: Tekstil Atık Sularında Mikrobiyel Yakıt Hücresi ile Elektrik Üretiminin Araştırılması 3.2. Membranlı MYH Bu sistemde de anot ve katot bölmesi olarak 500 ml lik iki adet iki boyunlu cam balon kullanılmıştır. Bu balonlar birer uçlarından arada nafion 211 membran olacak şekilde birleştirilmiştir. Hidrojen iyonlarının geçişi bu membran üzerinden olmaktadır. Şekil 3 de sistem görünümü verilmiştir. Şekil 3: Membranlı MYH deney düzeneği 4. ARAŞTIRMA VE BULGULAR Küf tüketen bakteriye haşıl çözeltisi verip karıştırıldığında Şekil 4.a daki gibi bir renk almıştır. Arıtım sonrasında ise Şekil 4.b deki gibi haşıl maddesi rengi uzaklaştırılmış ve arıtılamayan kısım sistem dibine çökmüştür. Şekil 4: Küf tüketen bakteri ile haşıl çözeltisinin arıtım öncesi (A) ve sonrası(b) görünümü 62

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 20, Sayı 2, 2015 4.1. Tuz Köprülü MYH Deney Sonuçları Koku tüketen bakteri ile atık boyarmadde kullanılarak yapılan deneyde kirliliğe neden olan boyarmadde moleküllerinin parçalanmasıyla oluşan gazlar buradaki bakteriler tarafından yok edilerek elektrik üretimi sağlanmıştır. 10 sn aralıklarla ölçülen gerilim sonuçları Şekil 5 te gösterilmektedir. Yapılan çalışmada ölçülen zaman süresince en yüksek 175 mv, en düşük 92 mv elektrik üretildiği gözlemlenmiştir. 200 gerilim değeri mv 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300 350 zaman sn voltaj ölçümü mv Şekil 5: Atık boyarmadde substratlı koku tüketen bakteri ile oluşan gerilim ölçüm sonuçları Küf tüketen bakteri ile atık haşıl çözeltisi kullanılarak yapılan deneyde haşıl maddesinin parçalanmasıyla elektrik üretimi sağlanmıştır. Yapılan 10 sn lik ölçümler sonucunda oluşan gerilim değerleri Şekil 6 da gösterilmiştir. Yapılan çalışmada ölçülen zaman süresince en yüksek 59 mv, en düşük 38 mv elektrik üretildiği gözlemlenmiştir. gerilim değerleri mv 70 60 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 250 300 350 gerilim değerleri mv Şekil 6: Haşıl substratlı küf tüketen bakteri ile oluşan gerilim ölçüm sonuçları Koku tüketen bakteri ile glikoz kullanılarak yapılan deneyde glikozun parçalanmasıyla oluşan karbondioksit ve etil alkolün buradaki bakteriler tarafından tüketilmesiyle oluşan elektrik akımı 63

Üçgül, İ., ve Yılmaz, F.: Tekstil Atık Sularında Mikrobiyel Yakıt Hücresi ile Elektrik Üretiminin Araştırılması gözlemlenmiştir. Gaz çıkışı olduğu durumlarda Şekil 7 de de görüldüğü gibi pik değerleri oluştuğu gözlemlenmiştir. Yapılan çalışmada ölçülen zaman süresince en yüksek pik değeri 47 mv olduğu gözlemlenmiştir. gerilkim değerleri (mv) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 zaman (sn) Şekil 7: Glikoz substratlı koku tüketen bakteri ile oluşan gerilim ölçüm sonuçları Küf tüketen bakteri ile glikoz kullanılarak yapılan deneyde elektrik akımı oluşumu gözlemlenmemiştir. Bunun sebebi olarak da kullanılan bakteri kültürü ve kullanılan substratın birbiriyle uyumlu olmaması sonucuna varılmıştır. 4.2. Membranlı MYH Deney Sonuçları Membranlı MYH ile yapılan deneylerde bakteri kültürünün PEM membranlarla kullanımının uygun olmadığı sonucuna ulaşılmıştır. 5. SONUÇLAR Koku tüketen bakteri ile atık boyarmadde kullanılarak yapılan deneyde kirliliğe neden olan boyarmadde moleküllerinin parçalanmasıyla oluşan gazlar buradaki bakteriler tarafından yok edilerek elektrik akımı üretimi sağlanmıştır. Yapılan çalışmada ölçülen zaman süresince en yüksek 175 mv, en düşük 92 mv elektrik akımı üretildiği gözlemlenmiştir. Glikoz kullanılarak yapılan deneyde glikozun anaerobik ortamda parçalanmasıyla oluşan karbondioksit ve etil alkolün buradaki bakteriler tarafından tüketilmesiyle elektrik akımı ürettiği gözlemlenmiştir. Yapılan çalışmada ölçülen zaman süresince en yüksek 47 mv, en düşük 1 mv elektrik akımı ürettiği gözlemlenmiştir. Küf tüketen bakteri ile atık haşıl çözeltisi kullanılarak yapılan deneyde haşıl maddesinin parçalanmasıyla elektrik üretimi sağlanmıştır. Yapılan çalışmada ölçülen zaman süresince en yüksek 59 mv, en düşük 38 mv elektrik üretildiği gözlemlenmiştir. Glikoz ile yapılan deneyde bakteri substrat uyumsuzluğu yüzünden elektrik akımı üretimi gözlemlenmemiştir. Şekil 8 de tuz köprülü MYH deney sonuçları topluca gösterilmiştir. Buna göre en iyi sonuç koku tüketen bakteriler ile atık boyarmadde (bm) substratlı deney düzeneğinden en kötü sonuç ise koku tüketen bakteri ile glikoz substratlı deney düzeneğinden elde edilmiştir. 64

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 20, Sayı 2, 2015 gerilim değeri (mv) 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1 6 11 16 21 26 31 zaman (sn) koku tüketen/ atık bm substratlı küf tüketen/haşıl substratlı koku tüketen/glikoz Şekil 8: Tuz köprülü MYH sistemi sonuçlarının toplu gösterimi Yapılan bu çalışma ile ülkemizde lokomotif sektör olan tekstil endüstrisinin giderek artan atık sularının giderimi konusunda yeni bir yöntem olarak MYH kullanımı ortaya konulmuştur. MYH li atık giderim sisteminin yan ürünü olarak ortaya çıkan elektrik enerjisi üretimi enerjide dışa bağımlı olan ülkemiz için yeni bir umut olarak ortaya çıkmaktadır. TEŞEKKÜR 3323-YL1-12 No`lu Proje ile çalışmamızı maddi olarak destekleyen Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığı na teşekkür ederiz. KAYNAKLAR 1. Aktan, S., Çokgör, E., U., Gücin, F. (2011). Microbiyel Yakıt Hücresinde Shewanella Putrificiens Tarafından Organik Atıklardan Elektrik Üretimi, İTÜ Dergisi/ Su Kirlenmesi Kontrolü, 21(2), 79-87. 2. Anonim, (2012). What Next: Eco Friendly Products Powered by Mikrobial Fuel Cells. (Erişim Tarihi: 06.03.2012). http://www.cozelti.com/makaleler/arastirma/159-yukseklisans/409-mikrobiyal-biyosensorler.html?start=1 3. Başbuğ, M. (2008). Bentonit ve Ponza ile Sulu Çözeltiden ve Tekstil Atık Suyundan Boya Adsorpsiyonunun İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 87s, Isparta. 4. Birgül, A. (2006). Tekstil Endüstrisi Atık Su Arıtımında İleri Oksidasyon Proseslerinin Kullanımı, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 124s, Bursa. 5. Bisschops, I., Spanjers, H. (2003). Literature Review On Textile Wastewater Characterisation. Environmental Technology, 24, 1399-1411. 65

Üçgül, İ., ve Yılmaz, F.: Tekstil Atık Sularında Mikrobiyel Yakıt Hücresi ile Elektrik Üretiminin Araştırılması 6. Çalışkan, M., Değirmenci, M. ve Çiner, F. (2002). Kot Boyama Tekstil Atık Suyunda Kalıcı KOİ'nin Belirlenmesi. DEU Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 4 (1), 1-9. 7. Du, Z., Li, H., Gu, T. (2007). A State of the Art Review on MFCs: A Promising Technology for Wastewater Treatment and Bioenergy. Journal of Biotechnology Advances, 25, 464-482. 8. Fung, C., Y., Lee, J., Chang, I., S., Kim, B., H. (2006). Bacterial Communities in MFCs Enriched with High Concentrations of Glucose and Glutamate. Journal of Microbiology and Biotechnology, 16(9), 1481-84. 9. Gürcüm, B., H. (2005). Tekstil Malzeme Bilgisi. Grafiker Yayınları, 404s, Ankara. 10. Gürtekin, E., Şekerdağ, N. (2008). Color Removal from Textile Wastewater with Fenton Process, Journal of Engineering and Natural Sciences, 26 (3), 216-226. 11. Kaleli, B. (2006). Atık Suların İleri Arıtımında Membran Proseslerinin Kullanımının Araştırılması. İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 83s, İstanbul. 12. Kim, B., H., Chang, I., S., Gadd, G., M. (2007). Challenges in MFC Development and Operation. Journal of Applied Microbiology Biotechnology, 76, 485-94. 13. Kocaer, F., O., Alkan, U. (2002). Boyar Madde İçeren Tekstil Atıksularının Arıtım Alternatifleri, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 7 (1), 47-55. 14. Limitsizenerji, (2014). Enerji sözlüğü. (Erişim tarihi: 08.01.2014). http://www.limitsizenerji.com/temel-bilgiler/enerji-sozlugu 15. Logan, B., E. (2011). Microbial Fuel Cell. (Erişim Tarihi: 05.11.2011). http://www.research.psu.edu/capabilities/documents/mfc_qanda.pdf 16. Mercimek, H.A. (2007). Trametes Versicolor ın Tekstil Boyalarının Gideriminde Kullanım Olanakları, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 64, Adana. 17. Pant, D., Bogaert, G., V., Diels, L., Vanbroekhoven, K. (2009). A review of the Substrates Used in MFCs for Sustainable Energy Production. (Erişim Tarihi:05.03.2012). www.elsevier.com/locate/biortech. 18. Paul, S., A., Chavan, S., K., Khambe, S., D. (2012). Studies on Characterization of Textile Industrial Waste Water in Solapur City. Journal of Chemical Science, 10(2), 635-642. 19. Uzunoz, K. (2013). Terbiye. (Erişim Tarihi: 06.05.2013). http://www.tekstilteknik.com/referanslar/terbiye.asp Alınma Tarihi (Received) : 02.05.2014 Düzeltme Tarihi (Revised) : 27.04.2015 Kabul Tarihi (Accepted) : 29.04.2015 66