SAU Fen Bilimleri nstitüsü Dergisi 7 Cılt, 3Sayı (ylül 2003) lektrkimyasal On Antıma Tabi Tutulan Ve Tutlmayan Karasu da, Fen l V e Lignin Bileşiklerinin Adsrpsiynu M Uğurlu, i Kula, Aİ Vaizğullaa LKTROKİMYASAL ÖN ARITIMA TABİ TUTULAN V TUTULMAYAN KARASUDA, FN OL V LiGNİN BiLŞiKLRİNİN ADSORPSİYONU Mehmet UGURLU, İbrahim KULA, Ali İmran V AİZOGULLAR Ozet Bu çalışmada, zeytin karasuyunda fenl ve lignin gibi bileşenlerin giderilmesine çalışıldı I>eneylerde, elektrkimyasal ön arıtıma (20vlt ve 20dak) tabi tutulan ve tutulmayan iki farklı karakterdeki atık su örnekleri kullanıldı Adsrbent larak, aktif karbn, ham ve aktiye edilmiş sepiylit mineralleri seçildi Deneylerde, süre ve ph'mn giderime etkisi incelendi Buna göre; ön arıtınn yapılan karasuda fenl ve lignin knsantrasynu belirgin randa azalma gösterdi Ayrıca, her iki atıksu örneği için adsrpsiyn bir saatlik sürede dengeye ulaşırken, aktif karbn ile maksimum verim sağlandı Bunun yanında aktif sepiylitinde belirgin bir adsrpsiyn etkinliği gösterdiği ve aktif karbna alternatif larak kullanılabileceği görüldü ph'nın gidcrime etkisi incelendiğinde, genel larak ön arıtıma tabi tutulan karasuda düşük ph, ham suda ise yüksek ph 'da fen l ve lignin gibi kirletici bileşenler in daha gazla giderildiği görüldü ri n alıtar Kelimeler Karasu, lig1ıin, feııl, adsrpsiyn Abstract In this study, it was t investigate the feasibility f the rcmval f lignin and phenl frm livc mill effluents In the experiments, as electrchemically pretreated (20 v, 20 min) and untreated tw different live mill wastewater samples 'vere used Activated carbn, activated and inactivated sepilite minerals were used as absrbents The effects f time and ph n the remval f rgaııic pllutants wcre investigated in experiments The results frm the experiments shw that phenl and lignin cncentratin decreased cnsiderable in prctreated samples In additin, \Vhile the adsrptin rcached at 1 hur fr bth '\Vaste water samples, nıaximum yield was btained with activated carbn In additin t this, it was fund that activated sepilite shws clearly adsrptin effect It was seen that activated sepilite can be used instead f activated carbn When the effect f ph n the renıval was investigated, it V\ras fund that phenl and lignin cncentratins werc remved in the pretreated samples mre than untreated samples at lwer ph Althugh it was bserved that phenl and lignin cncentratins in untreated samples were decreased at high ph values Key Jffrds Olive nıill wastewater, ligtıin, phenl, adsrptin I GİRİŞ Zeytin yağı üretimi, en fazla Akdeniz' e layı lan ülkelerde gerçekleştirilmekte ve bu ülkeler atık suyun luşturduğu kirlilik prblemleriyle daha fazla karşılaşmaktadırlar Üretilen yağa paralel larak yaklaşık yılda 1 O milyn m3 atık su luşmaktadır Sılana ve santrifüj leme prsesinde açığa çıkan atık su karasu larak adlandırılır ve kimyasal kirliliğin yamsıra belirgin bir renk kirliliği luşmaktadrr[1,2] Bileşiminde, çözünmüş halde plifenller, şeker ler, yağ asitleri, plyalkller ve aztlu bileşikler blca bulunmaktadır Özellikle, fenlün, 1 Og/L' lik knsantrasyn ile zehirliliğe ve antibakteriyel aktiviteye yl açtığı rapr edilmekted1r[3] Sn yıllarda, biyljik ve diğer mettlarının yanında e lektrkimyasal mettlarla atık su arıtınuna yönelik çal ışmalar yğun şekilde yapılmaktadır Bu çalışmaların bir kısmında; rganik kirleticilerin ve metal iynlannın atık sulardalı uzaklaştırılabileceği[ 4], elektrkimyasal reaktör kullanarak tekstil atık sulanndan bazı az byaların luşturduğu renlcliliğin giderilebil eceği [ 5], çeşitli pliarmatik rganik bileşikleri ihtiva eden endüstriyel atık sularda renklilikte belirgin bir azalmanın gerçekleştiği rapr edilmektedir[ 6] Literatür çalışmalarında, çk sayıda rganik bileşiği bünyesinde bulunduran zeytin karasuyınıda, biyljik (aerbik veya anaerbik) ve fizikkiınyasal mettların (adsrpsiyn, buharlaştırma, membran fıltrasynu, flculatin, cagulatin vb) kullanılmasına yönelik M Cğurlu, ikula ve AİVaizğuJlar, MuğÜFen debiyat Fakültesi Kimya Bölümü, MUGLA yayınlar alnıasma karşın, dğrudan elektrkagulasyn ınetdunım kullamldığı çalışmalara pek rastlanılmamaktadır Zeytin karasuyunun elektr ksidasyn yöntemler ile temizlemnesine yönelik 63
SAU Fen Bilimleri nstitüsü Dergisi 7Cilt, 3Sayı (ylül 2003) lektrkimyasal On Antıma Tabi Tutulan Ve Tututmayan Karasu da, Fenl Ve Lignin Bileşiklerinin Adsrpsiynu M Uğurlu, I Kula, AI VaizAullar çalışmada, verimin yüksek lnıasına karşın arıtım maliyetinin bir hayli yüksek labileceği ve yönternin ön arıtım için tercih edilmesinin daha uygun lduğu rapr edilmektedir[?] Sunulan bu çalışmada; yukarıda bebrtilen hususlar göz önüne alınarak, dğrudan ve elektrkimyasal ön arıtıma tabi tutulan karasu örneklerinde fenl ve lignin gibi çözünmüş bileşenlerin giderim ranlan incelendi Adsrbent larak, aynı tane byutuna sahip ham sepiylit! 120 C' de aktive edilmiş sepiylit ve aktif karbn kullanıldı Ayrıca, her üç adsrbentin perfnnanslan ile elektrkiınyasal ön arıtırnın giderime ne randa katkı sağladığı farklı süre ve ph'larda incelendi II MATRYAL V MTOD 111 Atık Su Örneklerinin Alınmasi Bu çalışmada; Muğla ilinde küçük ölçekli ve kesikli yöntenılerle zeytin yağı üretimi yapan işletmelerde prses esnasında luşan ve antıma uğramadan direk çevreye verilen veya deplanan karasu örnekleri kullanılmıştır Deneyler için kullamlacak atık su örneği yeterli miktarda alınarak Muğla Üniversitesi çevre labratuarına getirildi Hemen yapılacak analizler için 5,0 C'de daha snra yapılacak analizler için ise daha düşük sıcaklıkta muhafaza edildi Deneylerde kullanılan karasuya ait analiz snuçları Tabl 1 'de veri lınektedir Tabl ı Çevreye deşarj edilen atık su analiz snuçlan Parametre Renk ph (rtalama) Kimyasal Oksjjen ihtiyacı (KOI) (g/l) Biyljik Oksijen İhtiyacı (BOİ) (g/l) Fenl (mg/l) Lignin (g/l) Yğunluk (25 C)(g/mL) İletkenlik (JtS/cJn) Değer Siyah 5055 1100 270 1948 206 096 70720 112 lektrliz Deneyleri lektrkimyasal ön işlemi için 3 cm x 40 cın x 01 cm ebatlarında demir plaka elektrt larak kullan1ldı Her işlemden önce> deınir elektrt, yüzeyindeki safsızlıklann giderilmesi an1acıyla, %15'lik HCl çözeltisi içerisinde 2 dakika bekletildl Her bir denemede 125 'er ml karasu alınarak elektrliz hücresine knuldu Karıştırma manyetik larak yapıldı ve destek elektrliti larak 0,2g NaCl kullanıldı Ptansiyel ve akım kaynağı larak sabit akım ve vltaj özelliklerine sahip T pward Dual Tracking DC Pwer Supply (63030) marka güç kaynağı ve Keithley 201 O Multimetre kullanıldı Antkatt arası mesafe 2,0 cm de sabit tutuldu Tüm deneyler 20 vlt ve 20 dak sürede gerçekleştirildi lektrkimyasal işleınlerinin gerçekleştirildiği düzenek Şekil 1 'de verilmiştir Her bir deney snucunda elektı kimyasal işleme tabi tutulınuş örnek fıltre edildi ve daha snra yapılacak adsrbsiyn deneylerinde kullanılmak üzere Q!! arıtırna tabi tutulmuş karasu larak ayrı kapta tplandı 2 5 1 + 1 1 7 Şekil 1 Jektr1iz deneylerinin gerçekleştiri Jdiği duzenek 1 Güç kaynağı 2 Dijital arnpermetre 3 Dijital vltrnetre 4 Ant 5 Katt 6 Manyetik bar 7 Manyetik karıştırıcı 113 Kullanılan Hazırlanntası 1131 Sepiylit 5 3 1 Adsrbcntlerin Temini ve Çalışmanuzda, skişehir merkez ilçedeki işletme atölyelerinden Türk taeiri larak da bilinen kahve renkli sepiylit kullanıldı Kullanılan sepiylitin kimyasal analiz snuçları çizelge 23 'te verilmektedir Tabl 2 3 Sepiylitin (Türk taciri) kimyasal analizi [8) Bileşenler Si02 M go Alı03 Fe203 Ca O Mn O, Ti02 Na20 Kı O Hı O Ağırl ıkça 0/ 56,906 27,524 0,085 0,043 1,399 0,002 0,008 0,019 0,013 14,00 Kaba ve ince tz safsızlık1arı uzaklaştırılan işleme atıkları değiımende öğütüldü Daha snra ASTM standartianna sahip elekler kullanılarak kesikli sarsmalı elek analizi ile farklı tane byutlarına ayrıldı Ham sepiylit dğrudan kullanılırken, aktifleştirilrrıiş sepiylit 120 C ve 1 saat 64
SAU Fen Bilimleri nstitüsil Dergisi 7Ci1t, 3Sayı (ylül 2003) lektrkimyasal Ön Aratıma Tabi T11tulan Ve Tutulmayan Karasu da, Fenl V c Lignin Bileşiklerinin Adsrpsiyn u M Uğurlu, i Kula, Aİ Vaizğullar sürede etüvde ısıtıldıktan snra kullanıldı Aktif karbn ise herhangi bir ön işleme tabi tutulmada kullanıldı 114 Adsrpsiyn Deneylerinin Yapalışı Tüm deneylerde, ön arıtıına tabi tutulan ve tutulnıayan ham atık su örneklerinden looml ve 2 'şer gram adsrbent kullanıldı Adsrpsiyn deneyleri belirli hız ve sıcaklığa ayarlı (Nüve marka) çalkalayıcıda gerçekleştirildi ph'nın etkisinin incelendiği deneylerde ise atık suyun ph' sı NaOH ve HCl çözeltileri kujlanılarak ayarland1 Deney]er snucunda örnekler süzülerek, lignin ve fenl knsantrasynları standart atık su anal iz mettlarına göre Dr Lange spektrftnıetresi yardımıyla klrimetrik larak belirlendif9],,_j bb _, :h ıöj) Q) "O en s Si 22 20 18 8 6 Adsrbent V Aktif karbn O Aktif sepıylit 4 D Ham sepıylit 20 40 60 80 100 120 140 Adsrpsiyn sresi (Dak) 115 Fenl Knsantrasynlarının Belirlenmesi l 00 nıl karasu ve saf su örneği alınarak üzerlerine 2,5 n1l 0,5 N NH40H çözeltisi ilave edildi Fsfat tampnu yardınuyla ph 7,9 + 1 'e ayarlandı Daha snra her bir örneğe ı,o ml 4 arnin antypyrine çözeltisi ilave edilerek tyıce karıştı rıldıktan snra l,o'er ml ptasyurnferrisiyanür ilave edildi 15 dakika bekleme süresinden snra, saf su ile hazulanan numune standart alınarak SOO mn' de her bir numune için absrbans ö lçüınü yapıldı Kalibrasyn eğıisi yardırmyla fenl knsantrasynları belirlendi[9] 116 Lignin Knsantrasynlarının Belirlenmesi Yaklaşık 20 C' deki karasu ve saf suyun 50 ml 'lik ıniktarlan üzerine hızlı bii şekilde 1,O ml flinfenl rcaktifinden ilave edildi Daha snra 10,0 ml karbnattartarat reaktifinden ilave edilerek 30 dakika renk luşun1u için beklenildi Daha snra saf su ile hazırlanan numune standart alınarak 700 mn dalga byunda her bir numune için absrbans ölçümü yapıldı Kalibrasyn eğrisi yardımıyla lignin knsantrasynlan belirlendi lde edilen snuçlar flinfenl reaktifınin indirgediği ınadde miktarı larak belirlendi [9] Şekil 3 I Ön antıma tabi tutu]nıayan karasu da, lignin knsantrasynunun zamana göre değişimi (ph:55, AdsSıc:25 C, katı/sıvı ranı: lg/50tnl ve tane byutu: 0075mm) Şekil 3 ı incelendiğinde ham ve aktive edilmiş sepiylitin benzer davranışlar göstermekte lduğu ve aktıve edilmiş sepiylitin daha fazla giderim sağladığı görülmektedir n fazla giderimin aktif karbn ile sağlandığı yine bu şekilde göıülmektedir Bu adsrbent ile bir saat snunda lignin knsantrasynu yaklaşık 20g/L' den, 9g/L'ye düştüğü tespit edildi Karasu, 20 vlt ve 20 dak sürede elektrkinıyasal ön arıtıma tabi tutularak lignin knsamasynunda meydana gelen değişimler incelendi Bu işlem snucunda, lignin knsantrasynun 20g/L' den yaklaşık 7 6g/rye düştüğü gözlendi Daha snra bu knsantrasyna sahip atık su örnekleri alınarak, farklı süreler için her üç adsrbent ile adsrpsiyn deneyleri gerçekleştirildi Zamana bağlı larak lignin giderim ranındaki değişimler Şekil 32 'de grafik edildi 8 III BULGUIJAR V TARTIŞMA 1111 Sürenin tkisi lektrkimyasal ön işleme tabi tutulan ve turulmayan karasu örnekler alınarak, ham sepiylit, aktif sepiylit ve aktif karbn ile farklı sürelerde ayrı ayrı adsrpsiyn deney lerinde gerçekleştirildi Daha sma karasuda çözünn1üş halde bulınıan lignin ve fenl gibi kirletici bileşenterin knsantrasyn değişimleri incelendi Ön işleme tabi tutulmayan karasuda, farklı süreler için lignin knsantrasynunundaki değişimler şekil 31 'de grafik edildi en 2 Adsrbent 'il Aktıfkarbn c O Aktlf sepiylit Şekil 32 l O D Ham sepıylıl 20 40 60 80 100 120 140 Adsrpsiyn süresi (Dak) Ön antıma tab1 tutulan karasuda, Iign1n knsantrasynunun zamana göre değişimi (ph:55, AdsSıc:25 C, ve tane byutu: 0075mm) katı/sıv1 ranı: l gl50ml Şekil 3 2 incelendiğinde, ön arıtımı yapılan karasuda lignin knsantrasynu başlangıçta 7,6g;L'ye sahipken, 30 dak snunda ham ve aktive edilmiş sepiylit ile 65
SAU Fen Bilimleri nstıtüsü Dergisi 7 Cilt, 3Sayı (ylü12003) lektrkimyasal Ön A:rıtma Tabi Tutulan Ve Tututmayan Knrasuda, Fenl Ve Lıgnın BileşiJden'nı'n Ad srpsıynu M Uğurlu, I Kula, Aİ V aizğullar yaklaık 3 g/l 'ye aktif karbn ile taannnı gcerildiği vörülmektedir Ayrıca, aktive edılnuş sepıylıtın haın epiylite ianla kısmen daha fazla gideriın sağladığı görülmektedir Aktive edilnıiş sepiylitin ham sepiylite ranla daha yüksek giderim sağlaınası, termal aktivasyn snucu mineralinin yüzey mrfljisindeki değişin1 ve buna bağlı larak yüzey alanındaki artışla ilişkilendiri]ebilir Ayrıca, aktif karbn ile gerçekleştirilen deneylerde giderimin daha fazla gerçekleşmesi ise yüzey alanının sepiylit önıeklerine ranla birkaç kat daha büyük lmasıyla açıklanabilir lektrkagülasyn işlemine tabi tutulan ve turulmayan karasuda farkh sürelerde ligninin yanı sıra fenl knsantrasynundaki değişimlerde incelendi Ön antıma tabi turulmayan örneklerde, fenl giderim ranındaki değişiı11 şekil 33 'de, ön antıma tabi tutulan örneklerdeki değişimler ise şekil 34 'de grafik edildi :ı bb '"' V> löll a) "'' V) c a) tı 18 16 14 12 ı 8 Adsrbent V Aktifkarbn O Aktifseviylıt 6 D Ham sep!vlıı 20 40 60 80 100 120 140 Adsnrpsıyn süresi(dak) Şekil 33 Ön arıtnna tabi tutulinayan karasuda fen1 knsantrasynunun zamana göre değişüni (ph:55, AdsS1c:25 C, katı/sıvı ranı:lg/50nı1 ve tane byutu: O 075ınnı) Şekil 33 incelendiğinde, her üç adsrbet için yaklaşık 30 dakikaya kadar hızlı bir fenl giderimi daha sma ise kısmen bir azalma gözlenmektedir Ayrıca, aktive edilntiş sepiylit ile fenl giderimi haın sepiylite ranla daha fazla gerçekletiği gözlenmektedir Sepiylit örnekleri ile aktif karbnun perfrmansları karşılaştjrtldığında ise aktif karbnun fenl giderirniı1de de belirgin bir üstünlük sağladığı görülmektedir Ham suda fenl kr1santrasynu 19,5mg/I, dir Bu fenl knsantrasynuna sah1p atık suda, bir saat snunda ha1n sepiylit ile yaklaşık 13nıg/L, aktive edilen sepiylit ile 1 Omg/L ve aktif karbn kullanıldığında ise 6nıg/L,lik değere düştüğü gözlendi Buna k arşın 20 dak ve 20 Vltta gerçekleştirilen elektrkiınyasal deneylerde, bu ran 3 ı Omg/L' lik değere düştüğü göıiildü Benzer çalışınalar ve aynı atık su örnekleri kullanılarak gerçekleştirilen elektrliz deneylerinde, elektrliz s:ındürdükçe bu raıun çk daha düşük labileceği lıteratür çalışmalannda belirtilmektedir Ancak yine bu elktrkim asal işlemin devamı maliyeti artıracağı rapr edılmektedır[6,1 1] Yukarıda belirtilen hususlar göz önüne alındığında, elektrkimyasal antımı sürdü rmek yerine belli ön arıtımdan snra adsrpsiyn ile fenl knsantras nu azaltılmaya çalışıldı Buna göre; her üç adsrbent ıle n antıma tabi tutulan karasuda, fenl knsantrasynunda meydana gelen değişimler incelendi ve elde edilen snuçlar şekil 34 'te grafık edildi, 3,5 _ en '"O < + (!) Ul '"' 3,0 2,5 2,0 V> IOJ) (!) '"O 1,5 Adsrbent v:ı 1,0 Q) Şekil 34,S 20 40 60 Adsrpsiyn süresi( dak) 80 100 120 140 V Aktifkarbn O Aktüsepiylit O Ham sepıylıt Ön antuna tabi tutulan karasuda, fenl knsantrasynunun zamana göre değişimi (pl l:55, AdsSıc:25 C> katı/sıvı raru:lgl50ml ve tane byutu: 0075mtn) Şekil 34 'de bir saat snunda başlangıçtaki fenl değeri 31 Omg/L 'iken, han1 sepiylit i] e 189mg/L, aktive edilmiş sepiylit ile 155nıg/l ve aktif karbn ile de 070mg/l'ye düştüğü göıülmektedir Ayrıca, bu şekilden görüldüğü üzere, yüksek rganik yüke ve kirliliğe sahip atık sularda adsrpsiyn yönteminin dğrudan değil de, belirli ön arıımı işleminden snra uygulanmasının daha verimli labileceği söylenebilir Aktive edilmiş sepiylitin, ham scpiylite ranla daha yüksek fen l giderimi sağlaması, daha önce ifada edildiği üzere termal aletivasyn snucu mineralinin yüzey mrfljisindeki değişime ve bmıa bağlı larak yüzey alanındaki aıtışa bağlanabilir Gerek aktif karbn ve gerekse sepiylit örneklerinin kullanıldı tüm deneylerde, adsrpsiynnun 60 dak snwıda dengeye ulaştığı gözlenmektedir Bilindiği üzere kısa sürede gerçekleşen adsrp siynlar fıziksel karakterli tuturunalar larak tanımlanmaktadır[l 0] Karasuda bulunan fenl ve lignin bileşiklerinin kısa sürede sepiylit örneklerine ve aktifkarbn yüzeyine tutunmuş lması, etkileşmenin fiziksel karakterli lduğunu düşündünnektedir 1112 ı>h'nın tkisi Ön antuna tabi tutulan ve turulmayan karasuda, seyı eltik Na OH ve HCl çözeltileri kullanılarak farklı ph 'lara sahip karasu örnekleri elde edildi Daha sma bu örneklerde her üç adsrbent ile ayı1 ayrı adsrpsiyn deneyleri gerçekleştirildi Haam karasu örnekleri için fen1 knsantrasynudaki değişimlei şekil 35'de, ön çalışınalarda süre ve enerji tüketinti dikkate alındığında 66
SAU Fen Bilinıleri 7Cilt, JSayı (ylül 2003) nstitüsü Dergisi lektrkimyasal Ön Antıma Tabi Tutulan Ve Tututmayan Karasuda, Fenl Ve Lignin Bileşiklerinin Adsrpsiynu M Uğurlu, i Kula, Aİ V aizğullar antımı yapılaıı grafık edildi örneklere ait değişimler ise şekil 36:da l2r bulunan fenl ve lignin gibi bileşenterin dğrudan adsrpsiynu yerine, ön arıtımdaı1 snra adsrpsiynunun daha uygun labileceği göıüldü lo 2 <B til e vı 8 6 4 2 ras:ı 0 ı 3 5 7 9 ı ı 13 Adsrbent V Aktifkarl>n O Aktif sepiylit O Ham sepiylit Adsrbent larak sepiylitin kullanıldığı çalışmalarda; mlek:ül kristal yapısında bulunan krdinasyn ve zelitik: su mlekülleıinin küçük ınleküller ile yer değiştirrnekte lduğu ve kıistal yapıdaki Mg +ı iynları ve krdine lmuş su mleküllerinin adsrplanan türle hidrjen bağlan luşturduğu belirtil mektedir Yine bu çalışmada, terabedral silika tabakasındaki ksijen atmlarının zayıf elektrn taş1yıcı lmaları ve bu gruplann mlckülün dış yüzeyine adsrplanan mleküllerle etkileşime giınıeleri sepiylitin adsrpsiynunu etkileyen faktörler lduğu rapr edilmektedir[ 12] Süspansiyn ph'sı Şekil 3 5 Ön anttma tabi ttıttılmayan karasuda, fen1 knsantrasynunun ph'ya göre değişin1i (Ads Süresi: 1 saat, AdsSıc:25 C', katı/sıvı ranı: 1 g/50ml ve tane byutu: 0075mm) Ön antıma tabi tutulmayan karasu örneklerinde, fenl knsantrasyn u artan ph' da ham sepiylit ile azalma gösterirken, aktif sepiylit ve karbn kul1aruldığında ph=3'te maksimunı azalma daha snra aıtinanın gerçekleştiği gözlendi Buna göre aktif sepiylit ve karbn ile yaklaşık ph= 9'a kadar kısmi bir artış ve daha snra ise azalına gözlendi (şekil 3 5 ), ı ı, vı < 1,0 + Q) iii,9, ü) 8 ıc "' /) '7,6 Şekil 36 1 3 5 7 9 ll Süspansiyn ph'sı 13 Adsrbent V Aktif karbn O Aktif sepiylit O HaJn sepiylit Ön antın1a tabi tutulan karasuda, fen1 knsantrasynunun ph'ya göre dcğiş11nı (Ads Stiresi:lsaat, AdsSJc:25 C, kat1/sıvı ranı: lg/50nı1 ve tane byutu: 0075nmı) Düşük ph'da aktive edilmiş sepiylit ile fenl giderimi ham sepiylite ranla fazla görülmesi, daha önce belirtildiği gibi termal aktivasynla sepiylit yapısındaki zehtik suyun uzaklaşması snucu yüzey alanında meydana gelen artma ve düşük ph'da magnezyum atmlan ile buna bağlı su nıleküllerinin çözeltideki H + iynlan ile yer değiştirmesi snucu yüzeyin pzitif yük kazanrnasıyla ilişkilendirilebi1ir Aynca benzer çalışmalarda sepiylitin asit muan1elesiyle iyn değişim kapasitesinin ve 10 A'dan daha küçük prlarm sayısının azaldığı buna karşın 1 O ila 50 A çapa sahip prların artığı belirtilnıektedir[l213] Sunulan bu çalışmada asit muamelesi snucu fenl gideriminin lignine ranla daha yüksek gerçekleşmesi, fenlün adsrbent yüzeyine tutunmasırun yanında iç kısımlaımdaki prlannda giderimd e belirgin bir etkinlik gösterdiği tahmin edilmektedir ti) 12 )bb \1) g 8 s ı J 4 20 r D D ı 3 5 7 9 ll 13 Adsrbent V Aktıfkarbn O Aktif scpiyıt D Ham sepiylıt lektrkimyasal ön arıtıma tabi tutulan karasuda yapılaıı adsrpsiyn işleminde ise en fazla fenl giderimi ph 3 'de gerçekleşmektedir (0,6mg/L) (Şekil 36) Artan ph ile tüm adsrbentler benzer eğilimler gösteımekte ve ph 9,da sabitleş rnc eğilimi gözlennıektedir n fazla fenl giderinli sırasıyla, aktif karbn, aktif sepiylit ve haın sepiylit ile gerçekleşti Buna karşın şekil 35 incelendiğinde karasuda aynı ph değerlerinde aktif sepiyiit ve aktif karbn ile yaklaşık 5mg/L değerine ulaşılabileceği göıülnıektedir Bu snuçlardan, karasuda Süspansiyn ph'sı Şekil 3 7 On antıma tabi tutulmayan karasuda, lignin knsantrasynunun ph'ya göre değişimi (Ads Sür:lsaat AdsSıc:25 C, katı/sıvı ranı:lg150m1 ve tane byutu: 0075mm) Ön arıtın1a tabi turulmayan ve farklı ph'larda ligninin giderimi incelendiğinde, her iki sepiylit örneklerinde yaklaşık ph 9 'a kadar s abi tlik, daha snra ise knsantrasynda hızlı bir azalma gözlenmektedir (şekil 37) Buna karşın aktif karbn kullamldığında artan ph 67
_; SAU Fen Bilimleri nstitüsü Dergisi 7 Ci lt, 3 Sayı (ylül 2003) lcktrkirnyasal Ön ratma!ai Tutulan Ve Tutulmayan Ka!'asuda, Fenl Ve Lıgnın ıleşıerinin Adrpsiynu M Ugurlu, 1 Kula, AI V aizğullar ile lignin knsantrasynu lineer bir aza a gösteımektedir Ayrıca, aktif karbnun diger adsrbent1ere ranla daha fazla giderim sağlandığı da bu şekilden görülmekted]r Lignin knsantrasynundaki azalmamn tüm adsrbentler için yüksek ph'da gerçekleştiği görülmektedir 6 _,; 5 til '"d < + V C!) Cil U)" 4 3 ıı:ıt) C!) ""d til 2 s::, '' c to,_) ı ı 3 5 7 9 ı ı 13 Süspansiyn ph'sı Adsrbent V Aktıfkarbn O Aktif scpiylit D Harn sepiylıt Şekil 38 Ön arıtınıa tabi tutulan karasuda, lignin knsantrasynunun ph'ya göre değişin11 (Ads Süresi: 1 saat, AdsSıc:25 C, katı/sıvı ram:lg/50ml ve tane byutu: 0075mm) Şekil 38'de ön antuna tabi tutulan karasuda pii'daki artışa bağlı larak her üç adsrbentin farklı şekilde etkilendiği görül mektedir Ham sepiylit ile ph 7 'ye kadar yavaş daha sm a hızlı bir şekilde azalırken, aktive edilmiş sepiylit ve aktif karhnda tersi durum gözlennıektedir Aynca, bu şekilden maksimum lignin knsantrasynu han1 sepiylit ile ph: ll 'de 2g/l 'iken, aktive edilmiş sepiylit için ph:3 'te 2 g/l ve aktif karbn için ise yaklaşık 04g/L değerine düştüğü gözlerunektedir Bu snuçlar, ham karasudaki ligninin knsantrasynları lan 207 g/1 değerleri ile karşıtaştml dığında belirgin bir gıderinıin gerçekleştiğini açıkça göstermektedir Ayrıca, aktive edilmiş scpiylitin ham sepiylite ranla farklı adsrptif davranışlar göstermesi, tennal aktivasyn snucu bşalan gözenek ve daha içteki prlannda çözeltide bulunan H+ iynlannın tutunması il e yüzey alanı ve aktif bölgelerinin sayısında artışa bağlanabilir Ayrıca sepiylit ıninerali lifsi bir yapıya sahip lduğundan ve 120 C'de tennal aktivasyna tabi tutulduğunda düşük ph' da yüzey dkusnndaki prların bir kısnu tahrip lmaktadır[l2] Bu ph'da sepiylitin tabakaları arasındaki K+, Na+ ve Ca +ı katynları yanında kristal örgüde yer alan Fe +3, Al+ 3 ve Mg +ı katynları çözelti deki H+ ile yer değiştiieb ilmektedir[ 12, 13 J Her iki sepiylit örneği için yukarıda kısaca belirtilen farklılıklaı lignin adsrpsiyn karakterini etkilediği tahmin edilmektedir Düşük pll' da elektrkimyasal ön arıtnna tabi tutulan karasu örneklerinde, genel larak fenl ve lignin bi1eşiklerinin daha fazla giderildiği görülmektedir Tüm deneylerde gözlenen bu durum, elektrkimyasal antımda verim artışının güçlü bir şekilde iletkenliğe bağlı lduğu ve çözelti rtarrunda klr iynlarının, and yüzeyinde cı ve daha snra su ile bypklrür asidi v luştuğu muhtemel reaksiynun 2Ct Cl, + 2e Cl ı+ HıO HCl+!!OC! şekilde gerçekleştiği rapr edilmektedir[14] Bir diğer literatür çalışmasında kağıt üretimi esnasında ağartma maddesi larak klr kullanıldığında, klnm rganik n1addelerle reaksiynu snucu atık sularda bl miktarda klrlu fenelik ve lignin bileşiklerinin luştuğu ve bu maddelerin nnplar özellik gösterdiği rapr edilmektedir[ 15] Ayrıca düşük ph değerlerine sahip atık karasu örnekleri elde etınek için HCl kullanıldığı göz önüne alındığında, adsrbent yüzeyine rr adsrpsiynu yarunda cr iynlannın da (çözelti rtamında) fenl ve lignin ınlekülleri ile etkileştikleri tahmin edilmektedir Bu ve yukarıda kısaca ifade edilen literatür verileri göz önüne aluıdığında elektrkimyasal işlem snrası ve asit kullanılmasına bağlı luşan karasu örneklerinde, nnplar karakterdeki klrlu fenlik ve lignin bileşikleri bl ıniktarda mevcuttur Düşük ph değerleıinde fenl ve lignin knsantrasynundaki gözlenen azalma, karasuda luşan klrlu fen1ik ve lignin bileşenlerinin adsrbent yüzeyine daha fazla adsrplanmasıııdan kaynaklandığı talunin ediln1ektcdir IV SONUÇ Zeytin karasuyunun adsrpsiynla antılmasına yönelik yapılacak çahşmada, öncelikle atık suyun belirli zaman ve vltajda elektrkimyasal ön antıma tabi tutulduktan sm a, adsrpsiyn yönterninin kullamlabileceği görüldü Her üç adsrbent için bir saatlik sfuenin yeterli labileceği ve ayrıca maksimum verimin aktif karbn ile sağlanabileceği gözlendi Ayrıca, aif karbn yerine aktive edilmiş sepiylitinde belirgin bir etkinlik gösterdiği ve buna alternatif labileceği görüldü ph'nın etkisi incelendiğinde, ön arıtırna tabi tutulan karasularda mümkün labildiğince düşük ph, ham karasu örneklerinde ise yüksek ph' da çalışılması halinde, fen: ve lignin gibi kirletici bileşenterin belirgin randa giderilebileceği görüldü KAYNAKLAR [1 J Şengü1, F, Oktav, ve Çatalkaya, Ç Zeytinyağı ÜretiTn Prsesine Bağll Olarak Oluşan Karasuyun Kirlilik Karakteristikleri ve Arıtnn Teknlji/eri I Zeytinyağı Üretiminde Çevre Srunları ve Çözümleri Çalıştayı, dremit,türkiye,3549 (2002) [2] AlMalah, K, Azzam, MOJ and Abu_Lail, NI Olive Mills ffluent (OM) Wastewater Pst Treattnent Using Activated Clay Separatin and Purifıcatin Technlgy, 20;225234 (2000) 68
SA U Fen 8i1imleri nstitüsü Dergisi 7Cilt, 3Sayı (ylül 2003) lektrkimyasal Ön Antıma Tabi Tutulan Ve Tutlmayan Karasuda, Fenl Ve Lignin Bileşiklerinin Adsrpsiynu M Uğurlu, ı Kula, AI Vaizğullaı [3] Juttner, K, Galla) U and Schınieder, H, lectrchenıical Appraches T nvirn1nental Prble1ns In 11ıe Prcess In dustry lektrchemica Acta, 45;25752594(2000) [ 4] Vlyssides, AG, Papaiannu, D, Lizidy, M, Karlis, AA and Zarpas, AA, Testing An lectrchenıical Alethad Fr Treatment Of Textile Dye Waste'lvater Waste Management, 20;569574 (2000) [5] Panizza, MGC and Cerisla G lectrche1nical Treatment Of Wastewater Cntainments Plyarmatic Organic Pllutants Wat Res 34;26042608 (2000) [6] Israilides, CJ, Vlyssides, AG, Murafeti, VN [7) and Karvuııi, G, Olive Oil frı'astewater Treatment Jt'ith Th e Use f an lectrlysis Syste1n Biresurce Technlgy, 61; 163170(1 997) Javier BF, Acer, JL, Gnzalez,T and Garcia, J Organic Matter Retnval Frm Wastewaters Of The Black Olive Jndustry By Che1nical And Bilgica/ Prcedures Prcess bichemistry, 37;257265 (200 ı) [8) Çeşitli, H, skişehir Septylilinin Yüzey AsitBa2 Özellikleri Dğa TU Muhve ÇevDergisi, 13(2), 213227 1989 [9] APIIA, A WWA, WPCF, Standards Methds Fr Th e xaminatin Of 11'ater And Wastewater 15 The ditin,usa 5:5467( 1 980) [10] Sözbilir, M, Yüzey Aktif Maddelerin Aktif Karbn Yüzeyindeki Ads1psiyn Mekanizmalarının Incelennıesi Yük Lıs rfezi, rzurum910(1997) [ll] Uğur] u, M, Kağıt ndüstrisi Atık Sularının Adsrpsiyn ve lektrkimyasal Mettlarla Arıtıln ıası, Atatürk Üniversitesi Dktra Tezi rzurum (2001) [ 12] Sabah,, Çeşitli Anı in Türleri Kullanılarak Septylitin Adsrbsiyn Mekanizmasının Açıklannıasz Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri nstıtüsü, skişehir, 245( 1998) [ 13] Sabah, ve Çalik, MS, Sepiylit Oluşumu Özellikleri ve Kul/anun Alanları 455)stanbul ( 1 998) (14] Sheng, HL Ching, TS and Sun, MC, Saline rvasfel{'ater Treaflnent By lectrchemical Methd Wat Res 32:4;1 059(1998) [15] Fisher, RP, Duglas A, and Wiegnd, P, Assertments Of The Significance Of Discharge Of C'hlrinated Plıenlic Cınpunds Frm Bleached Kraft Pulp Mil/s, 107117( 1996) 69