PEYNİRALTI ATIKSUYUNUN ELEKTROKİMYASAL OLARAK ARITILMASINDA REAKSİYON KİNETİĞİNİN BELİRLENMESİ



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

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

ELEKTROKOAGÜLASYON İLE SULU ÇÖZELTİLERDEN BOYAR MADDELERİN GİDERİLMESİ

SÜPERKRİTİK SU OKSİDASYONUYLA PEYNİRALTI SUYUNUN ARITILMASI

KİMYA II DERS NOTLARI

ÇANAKKALE-ÇAN LİNYİTİNİN KURUMA DAVRANIŞI

Akdeniz Üniversitesi

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

Antosiyanin İçeriği (mg/l)

Sızıntı Suyunun Elektrooksidasyon Prosesi İle Arıtılması

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

1. Kıyı Bölgelerinde Çevre Kirliliği ve Kontrolü KÇKK

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

KÜKÜRT DİOKSİT GAZI İLE ÜLEKSİT TEN BORİK ASİT ÜRETİMİ

YEMEK ATIKLARINDAN BİYOGAZ ÜRETİMİ

DEMİR ELEKTROTLU REAKTÖRDE KOİ, FOSFAT, RENK VE BULANIKLIK GİDERİMİ Tuba ÖZTÜRK a, Sevil VELİ b, Anatoli DİMOĞLO c, M.

Endüstriyel Su Arıtımına Uyarlanmış Çözümler

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

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

On-line Oksijen Tüketiminin Ölçülmesiyle Havalandırma Prosesinde Enerji Optimizasyonu

Elçin GÜNEŞ, Ezgi AYDOĞAR

ÇEV-401/A DERS TANITIM FORMU

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

FENOLÜN SULU ÇÖZELTİSİNİN DAMLAMALI YATAKLI REAKTÖRDE KATALİTİK ISLAK HAVA OKSİDASYONU

REDA LOW TEMP. EVAPORATOR FOR WHEY CONCENTRATION. REDA EVAPORATOR Düşük ısıda Peynir Altı Suyu Konsantrasyonu için

01 HAKKIMIZDA. Firmamız 2006 yılının Ocak ayında arıtma sistemleri ve çevre teknolojileri amacıyla kurulmuştur.

SULU ÇÖZELTİLERDEKİ FENOLÜN FENTON YÖNTEMİYLE GİDERİMİNDE PROSES PARAMETRELERİNİN OPTİMİZASYONU

BURSA HAMİTLER SIZINTI SUYU ARITMA TESİSİNİN İNCELENMESİ

BİYOLOJİK YÖNTEMLE ARITILAN KENTSEL ATIK SULARIN YENİDEN KULLANIMI İÇİN NANOFİLTRASYON (NF) YÖNTEMİNİN UYGULANMASI

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

BORUSAL (TUBULAR) AKIŞ REAKTÖRÜ

Araçlar: Çıkarma Parçaları şu şekilde etiketlenmiştir:

Çevreye Zarar Veren Tekstil Atıksularının Arıtım Çalışmaları

KİMYA SANAYİ VE DIŞ TİC.LTD.ŞTİ.

DİĞER ARITMA PROSESLERİ

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

TANIMI Aktif karbon çok gelişmiş bir gözenek yapısına ve çok büyük iç yüzey alanına sahip karbonlaşmış bir malzemedir.

Gaziantep OSB Atıksularından UV/H2O2 Fotooksidasyonu ile Renk Giderimi. Yağmur UYSAL 1 *, Derviş YILANCIOĞLU 2 1. GİRİŞ

İÇİNDEKİLER SI BASKISI İÇİN ÖN SÖZ. xvi. xxi ÇEVİRİ EDİTÖRÜNDEN. BÖLÜM BİR Çevresel Problemlerin Belirlenmesi ve Çözülmesi 3

ARDIŞIK KESİKLİ REAKTÖRDE AKTİF ÇAMURUN ÇÖKELEBİLİRLİĞİNE SICAKLIĞIN ETKİSİ. Engin GÜRTEKİN 1, *

T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

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

Sürekli Karıştırmalı Tank Reaktör (CSTR)

PETROKİMYA KOMPLEKSİ ARITMA ÇAMURLARININ EKSTRAKSİYONU

BİYOLOJİK PROSESLERE GENEL BAKIŞ

ELEKTRO KAZANIM (ELEKTROW NN NG)

İçerik. Giriş. Yakıt pili bileşenlerinin üretimi. Yakıt pili modülü tasarımı ve özellikleri. Nerelerde kullanılabilir?

HYDROTERMAL YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

2.2 Birinci Derece Hız Sabiti ve Reaksiyonun Yarılanma Ömrü

N = No [2] t/g. No : Başlangıçtaki m.o. sayısı, N : t süre sonundaki m.o. sayısı, t : Süre, G : Bölünme süresi.

İnegöl OSB Müdürlüğü Atıksu Arıtma, Çamur Kurutma ve Kojenerasyon Tesisleri 6/3/2016 1

Yukarıda bilgileri yazılı olan projemin sonuç raporunun e-kütüphanede yayınlanmasını; İSTİYORUM

( PİRUVİK ASİT + SU + ALKOL ) ÜÇLÜ SIVI-SIVI SİSTEMLERİNİN DAĞILIM DENGESİNİN İNCELENMESİ

TÜBİTAK-BİDEB Lise Öğretmenleri (Fizik, Kimya, Biyoloji ve Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı LİSE-2 (ÇALIŞTAY 2012) SUYUN DANSI

BT 42 TİROSİNAZ ENZİMİNİN EKSTRAKSİYONU, SAFLAŞTIRILMASI VE FENOLLERİN GİDERİMİNDE KULLANIMI

10 KOİ: Her uygulama için en uygun ölçüm aralığı

FERMENTASYON. Bir maddenin bakteriler, mantarlarve diğer mikroorganizmalar aracılığıyla, genellikle ısı vererek ve köpürerek

YEMEKLİK YAĞ SANAYİ PROSES ATIKSULARININ KİMYASAL - BİYOLOJİK ARITIMI

AYÇİÇEK YAĞININ AĞARTILMASINDA ASİT AKTİF SEPİYOLİT VE BENTONİTİN KARŞILAŞTIRMALI OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

SODA KATI ATIĞININ ÇİMENTODA KULLANILABİLİRLİĞİ

HACH LANGE. Evsel Atık Su Arıtma Tesisine Giriş Öncesi Endüstriyel Deşarjların İzlenmesi İSKİ Örneği HACH LANGE TÜRKİYE OFİSİ

Kluyveromyces Lactis Kullanarak Laktik Asit Üretiminin RSM ile Optimizasyonu

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/9) Akreditasyon Kapsamı

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

Atıksu Arıtma Tesislerinin Projelendirilmesi Aşamasında Teknik Yaklaşımlar

Sodyum Hipoklorit Çözeltilerinde Aktif Klor Derişimini Etkileyen Faktörler ve Biyosidal Analizlerindeki Önemi

Proses Entegrasyonunun Önemi IĢığında Yeni Üretimler: Zeolit A ve Tozklor

KONU BAŞLIĞI Örnek: ENERJİ VERİMLİLİĞİ NELER YAPILACAK? KISA SLOGAN ALTINDA KISA AÇIKLAMA (1 CÜMLE)

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

ÇEVRE YÖNETİMİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ TÜRKİYE DE ATIKSU YÖNETİMİ

MOBİLYA ENDÜSTRİSİ ATIĞININ ALTERNATİF ADSORBAN OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

ÇERKEZKÖY ORGANİZE SANAYİ BÖLGESİ ENDÜSTRİYEL ATIKSU ARITMA TESİSİ

ADAPAZARI KENTSEL ATIKSU ARITMA TESĐSĐ ATIKSUYUNUN KARAKTERĐZASYONUNUN ĐNCELENMESĐ VE DEĞERLENDĐRĐLMESĐ

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

SÜPERKRİTİK SU ORTAMINDA ZEYTİN KARASUYUNUN PT KATALİZÖRÜ KULLANILARAK HİDROTERMAL ARITIMI VE GAZLAŞTIRILMASI

DOKTORA DERS BİLGİLERİ

HAZIRLAYAN-SUNAN İSMAİL SÜRGEÇOĞLU DANIŞMAN:DOÇ. DR. HİLMİ NAMLI

Municipal Wastewater Recovery by Aerobic Membrane Bioreactor (AMBR): Antalya Case Study

Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOİ) Doç.Dr.Ergün YILDIZ

ÇD47 GIDA ENDÜSTRİSİ ATIKSUYUNUN ELEKTROKİMYASAL ARITIMI

ELEKTRİKLİ SU ISITICILARI TİCARİ TİP ELEKTRİKLİ SU ISITICISI

DİREKT MAVİ 53 AZO BOYARMADDESİNİN FOTOKATALİTİK OLARAK GİDERİMİ ÜZERİNE İYONLARIN ETKİSİ

AEROBİK BİYOFİLM PROSESLERİ

YÜKSEKÖĞRETİM KURULU PROFESÖR Doktora İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ/ÇEVRE 1981

SU VERİMLİLİĞİ

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

Elektrokoagülasyon Prosesi İle Gıda Endüstrisi Atıksuyunun Arıtımında Optimum Koşulların Belirlenmesi

TEBLĐĞ Çevre ve Orman Bakanlığından: KENTSEL ATIKSU ARITIMI YÖNETMELĐĞĐ HASSAS VE AZ HASSAS SU ALANLARI TEBLĐĞĐ ĐKĐNCĐ BÖLÜM

Elektrokimya. KIM254 Analitik Kimya 2 - Dr.Erol ŞENER

ZEYTİNYAĞI FABRİKA ATIĞININ İNDİKATÖR ve KUMAŞ BOYASI OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi/ Journal of The Institute of Natural & Applied Sciences 17 (1):6-12, 2012

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

KADMİYUM İÇEREN ATIK SULARIN İLERİ ARITIMINDA SU MERCİMEĞİ (LEMNA MINOR) BİTKİSİNİN KULLANILMASI *

SU VE ATIKSU. ipsum GERİ KAZANIMI

Elektrokoagülasyon Yöntemi Kullanılarak Direct Red 23 Boyar Maddesinin Gideriminin İncelenmesi

Endüstriyel atık su arıtma tesisleri

Meyve Suyu Atıksuyunun Sentezlenen Farklı Membranlar ile Membran Biyoreaktörde Arıtımı

Transkript:

PEYNİRALTI ATIKSUYUNUN ELEKTROKİMYASAL OLARAK ARITILMASINDA REAKSİYON KİNETİĞİNİN BELİRLENMESİ G. Güven *, A. Perendeci **, A. Tanyolaç * * Hacettepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 06532, Beytepe/Ankara ** TŞFAŞ., Şeker Enstitüsü, Teknolojik Araştırmalar Bölümü, 06930, Etimesgut/Ankara ÖZET Bu çalışmada, peyniraltı atıksuyunun elektrokimyasal olarak arıtım prosesinde reaksiyon kinetiğinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Yapılan ön denemeler ışığında elektrot olarak demir, elektrolit olarak da sodyum klorürün kullanılmasına karar verilmiştir. Gerçekleştirilen kesikli sistem deneyleri ile potansiyel farkı, kirlilik yükü ve elektrolit derişimi gibi parametrelerin etkileri araştırılmış ve koşullar optimize edilmiştir. Optimizasyon için cevap yüzey yöntemi kullanılmıştır. Belirlenen optimum koşullarda reaksiyon sıcaklığının ve kirlilik yükünün değiştiği deneyler yapılarak reaksiyonun kinetiği bulunmuştur. Peyniraltı atıksuyunun elektrokimyasal olarak arıtılması sırasında gerçekleşen reaksiyonun derecesi 0.6, 25 C reaksiyon sıcaklığında özgül hız sabiti 2.51658 mg 0.4 /L 0.4 -saat olarak elde edilmiştir. Reaksiyonun aktivasyon enerjisi 41.6 kj/mol, Arrhenius sabiti 44456 gr 0.4 /L 0.4 -saat olarak hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeler: Elektrokimyasal atıksu arıtımı; Peyniraltı atıksuyu; Reaksiyon kinetiği GİRİŞ Dünyada ve ülkemizde nüfusun hızlı artışı ve endüstrileşme çevre kirliliğini önemli bir sorun olarak karşımıza çıkarmaktadır. Endüstriyel faaliyetlerle ortaya çıkan atıklar önemli çevresel problemleri de beraberinde getirmektedirler. Atıksu arıtımında uygulanan fiziksel, kimyasal ve biyolojik arıtım proseslerinin birçoğunun karmaşık ve pahalı olması, yüksek arıtım verimi sağlayamamaları ve özellikle biyolojik arıtım sistemlerinde atıksudaki yüksek organik kirlilik nedeniyle mikroorganizmaların inhibisyona uğramaları yeni atıksu arıtım tekniklerinin araştırılmasını gündeme getirmiştir. Elektrokimyasal arıtım teknolojileri, çevre sorunlarının çözümünde kimyasal işlemlerin aksine atık hacmini arttırmadıklarından ideal prosesler olarak bilinmektedirler. Elektrokimyasal uygulamalar seçimli ayırmaya ve geri kazanmaya yardımcı olur ve genellikle oda sıcaklığında çalışırlar. Uygulanan potansiyel fark veya akım yoluyla reaksiyonlar üzerinde kontrol sağlanır [1]. Günümüzde elektrokimyasal atıksu arıtımı konusunda yapılan çalışmalar önümüzdeki yıllarda elektrokimyasal teknolojinin, atıksu arıtımında kullanılan geleneksel teknolojilerin önüne geçeceğini göstermektedir. Gıda endüstrisi, dünyanın en önemli endüstriyel sektörlerinden biridir. İnsan beslenmesi ve sağlığı üzerindeki etkileri, sektörel ve ekonomik açıdan ülkelerin gelişmesine olan katkıları nedeniyle gıda endüstrisinin dünyadaki diğer endüstriyel sektörler arasında önemli bir role sahip olduğu bilinmektedir. Peynir üretiminde oluşan peyniraltı suyu (PAS) arıtılmadığında alıcı su ortamında önemli derecede kirliliğe neden olmaktadır. Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) 60-80 grkoi/l aralığında değişen peyniraltı suyunun değerlendirilmesi veya arıtımı için farklı alternatifler geliştirilmiştir [2]. Püskürterek kurutmayla toz mamül üretimi ve ultrafiltrasyonla süzerek konsantre PAS ın elde edilmesi başta gelen değerlendirme prosesleri olarak gözükürken, değerlendirilemediği taktirde

biyolojik arıtım yöntemleri kullanılarak da PAS ın arıtılması ve böylece istenen çevresel deşarj kriterlerinin sağlanması söz konusu olmaktadır. Ancak, yaklaşık %6 sı kuru madde olan peyniraltı suyundan elde edilen toz mamulün ülkemizdeki piyasa değeri yüksek değildir. Peyniraltı suyundan toz PAS elde etme prosesinin yatırım ve işletme maliyetinin yüksek olması nedeniyle ülkemizde küçük çaplı mandıra atıklarının ekonomik olarak değerlendirilmesi mümkün değildir. Bu durumdaki bir peynir işletmesi, PAS daki proteinlerin bir kısmını aldıktan sonra geriye kalan atıksuyu alıcı ortama deşarj etmektedir. Türkiye de yılda 1.6 milyon ton peyniraltı suyu oluştuğu tahmin edilmektedir [3]. Süt şekeri olarak da bilinen ve peyniraltı suyu bileşiminin %65-67 lik kısmını oluşturan laktoz, endüstride hammadde olarak değil yardımcı madde olarak kullanılmaktadır. Peyniraltı suyunun içerdiği KOİ nin ise yaklaşık %75-80 lik bölümünü laktoz oluşturmaktadır [4]. Laktozun elektrokimyasal olarak parçalanabilir olması elektrokimyasal arıtımı önemli bir alternatif olarak karşımıza çıkarmaktadır. Bu çalışmada, peyniraltı atıksuyunun elektrokimyasal oksidasyonla arıtılmasında elektrot malzemesi, elektrolit derişimi, sıcaklık, akım yoğunluğu, voltaj ve kirlilik yükü (KOİ) gibi parametrelerin etkileri incelenmiş ve saptanan optimum koşullarda sistemin reaksiyon kinetiği KOİ bazında incelenerek reaksiyon hız sabiti ve reaksiyon derecesi gibi kinetik parametereler tespit edilmiştir. DENEYSEL Çalışmalarda atıksuyun oluşturulmasında kullanılan peyniraltı suyu (PAS) tozu Pınar Süt Mamulleri San. ve Tic. A.Ş. den temin edilmiştir. Toz halinde temin edilen ve raf ömrü uzun olan bu malzeme deneysel çalışmalarda standart kirlilik yükünün oluşturulabilmesi için tercih edilmiştir. Elektrolit olarak sodyum klorür kullanılmıştır. Peyniraltı suyu, içindeki proteinler alındıktan sonra alıcı ortama deşarj edilmektedir. Model atıksu hazırlamak amacıyla peyniraltı suyu 121 C 15 dakika süre ile PBI International spa marka ZEUS model otoklav ile otoklavlanarak içindeki proteinler çöktürülmüş ile steril edilmiştir. Kesikli sistem çalışmalarında laboratuvarımızda tasarlanan 2 L hacimli cam elektrokimyasal reaktör kullanılmıştır. Reaksiyon ortamının homojenizasyonu ve karıştırılması için 360 d/dk da çalışan Heidolph - RZR1 karıştırıcı ve reaksiyon ortamı sıcaklığının kontrolü için ise su sirkülasyonlu Selecta P, Digiterm 100 termostat kullanılmıştır. Elektrokimyasal reaksiyonların gerçekleştirilebilmesi için akım, NETES NPS-1810 D marka sabit voltaj/akım kontrollü DC güç kaynağı yardımıyla uygulanmıştır. Elektrotlar 13 mm çapında 20 cm boyunda seçilmiş, 3 çift olarak kullanılmıştır. KOİ analizleri Su ve atıksuların incelenmesi için standart metotlar, metot 5220 B (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Method 5220B) kullanılarak yapılmıştır. KURAMSAL Endüstriyel atıksuların karmaşık bileşiminden dolayı reaksiyon hız ifadesi kolay izlenebilir bir parametre olan kimyasal oksijen ihtiyacı derişimine bağlı olarak ifade edilmiştir [5]. d[ KOİ ] n = k [ KOİ ] (1) dt Eşitlik 1. doğrusallaştırılarak Eşitlik 2 elde edilmiştir. d[ KOİ ] ln = ln( k) + n ln(koi [ ]) (2) dt ln([koi]) - ln(-d[koi]/dt) grafiğinden elde edilecek doğrunun eğiminden reaksiyon derecesi, kesim noktasından ise 25 C reaksiyon sıcaklığında özgül reaksiyon hız sabiti hesaplanmıştır.

Reaksiyonun aktivasyon enerjisini hesaplamak için Arrhenius eşitliği kullanılmıştır. E a k = A exp (3) R T Eşitlik 3. doğrusallaştırılarak Eşitlik 4. elde edilmiştir. E a ln ( k) = ln( A) (4) R T ln(k) - 1/T grafiğinden elde edilecek doğrunun eğiminden aktivasyon enerjisi, kesim noktasından ise Arrhenius sabiti hesaplanmıştır. SONUÇLAR PAS nun elektrokimyasal olarak arıtımında öncelikle uygun elektrodun belirlenmesi için öncelikle elektrot denemeleri yapılmıştır. Elektrot seçimi denemelerinde ticari olarak kullanılan demir, paslanmaz çelik ve karbon elektrotlar kullanılmıştır. Demir elektrot KOİ gideriminin yüksek olmasından dolayı uygun elektrot olarak seçilmiştir. PAS nun elektrokimyasal arıtım çalışmalarında deneysel optimizasyonun yapılabilmesi için Design-Expert paket programı kullanılmıştır. Design- Expert paket programında; maksimum % KOİ giderim verimi ile maksimum KOİ ilk giderim hızı hedef parametreler olarak seçilmiş ve deney optimizasyonu için % kirlilik yükü, elektroliz hücresine uygulanan potansiyel fark ve kullanılan elektrolitin (NaCl) derişimi parametreleri deney setlerinin belirlenmesinde kullanılmıştır. Design - Expert paket programı tarafından önerilen deney setleri Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1. Design-Expert paket programı tarafından önerilen deney setleri Deney No Kirlilik Yükü (%) Potansiyel Fark (V) Elektrolit Derişimi (g/l) KOİ Giderimi (%) KOİ Giderim İlk Hızı (mgkoi/l.saat) 1 20 12 0 8.40 147.6 2 60 7 25 23.14 1150.2 3 60 12 25 54.32 13378.2 4 100 2 50 13.97 2032.2 5 60 7 25 20.84 1761.0 6 20 2 50 13.42 165.6 7 60 7 25 23.42 820.2 8 60 2 25 5.20 273.6 9 20 12 50 34.21 1307.4 10 60 7 25 20.84 924.0 11 100 12 0 12.24 1066.8 12 20 7 25 26.90 316.8 13 60 7 0 7.62 211.2 14 60 7 25 23.44 1254.6 15 100 7 25 19.54 2091.6 16 60 7 50 28.65 1812.6 17 100 12 50 19.53 2091.6 18 60 7 25 24.07 1408.2 19 20 2 0 4.48 211.2 20 100 2 0 2.57 316.8

Design-Expert paket programı tarafından önerilen deneyler yapılarak her deney için % KOİ giderimi ve KOİ giderim ilk hızları hesaplanmıştır. Deneysel optimizasyon için Tablo 1 in son iki kolonunda elde edilen sonuçlara Cevap Yüzey Yöntemi (Response Surface Method) uygulanmıştır. Kimyasal bir reaksiyonda; eğer reaksiyon mekanizması hakkında yeteri kadar bilgi varsa, bu durumda girdiler ile çıktılar arasında mekanistik bir model kurmak mümkündür. Ancak elektrokimyasal proseslerin parçalanma mekanizması çok karmaşıktır ve bu nedenle ampirik modeller ve istatistiksel analiz yöntemleri önemli bir rol oynar. Bu yöntemlerin içerisinde en çok kullanılan cevap yüzey yöntemidir. Bu yöntemde amaç sistemin cevabını öngörebilmek için öncelikle uygun bir yaklaşım fonksiyonu elde etmek ve bağımsız parametrelerin optimum değerlerini belirlemektir. [6] Cevap Yüzey Yöntemi kullanılarak 12 V potansiyel fark, 19.48 g/l elektrolit konsantrasyonu ve %85.99 kirlilik yükü optimum işletme koşulları olarak saptanmıştır. Belirlenen optimum koşullarda reaksiyon sıcaklığının 25-45 C ve kirlilik yükünün %10-100 arasında değiştirildiği deneyler yapılarak arıtım sırasında gerçekleşen reaksiyonun derecesi ve aktivasyon enerjisi bulunmuştur. Şekil 1 de kirlilik yükünün değiştirildiği deney sonuçları kullanılarak ln([koi]) ye karşı ln(-d[koi]/dt) grafiği çizilmiş, elde edilen doğrunun eğiminden elektrokimyasal reaksiyonun derecesi ve kesim noktasından 25 C deki özgül reaksiyon hız sabiti hesaplanmıştır. 8,00 7,50 y = 0,6144x + 0,9229 R 2 = 0,9941 7,00 ln (-d[koi]/dt) 6,50 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 8,64 9,14 9,64 10,14 10,64 11,14 ln [KOİ] Şekil 1. Peyniraltı atıksuyunun reaksiyon derecesi ve 25 C deki özgül reaksiyon hız sabitinin hesaplanması Şekil 1 de elde edilen doğrunun eğiminden reaksiyon derecesi 0.6 ve 25 C reaksiyon sıcaklığında özgül hız sabiti 2.51658 mg 0.4 /L 0.4 -saat olarak bulunmuştur. Şekil 2 de sıcaklık deneyleri sonuçları kullanılarak 1/T ye karşı ln(k) grafiği çizilmiş, elde edilen doğrunun eğiminden aktivasyon enerjisi ve kesim noktasından Arrhenius sabiti hesaplanmıştır.

1,8 1,6 1,4 y = -5072,3x + 17,61 R 2 = 0,9912 1,2 ln k 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,003100 0,003150 0,003200 0,003250 0,003300 0,003350 0,003400 1/T Şekil 2. Peyniraltı atıksuyunun elektrokimyasal olarak arıtımında aktivasyon enerjisi ve Arrhenius sabitinin hesaplanması Şekil 2 de elde edilen doğrunun eğiminden aktivasyon enerjisi 41.6 kj/mol, kesim noktasından ise Arrhenius sabiti 44456 gr 0.4 /L 0.4 -saat olarak bulunmuştur. Çalışmada kesikli reaktörde elektrokimyasal arıtım için enerji gideri hesaplanarak prosesin uygunluğu değerlendirilmiştir. %54.72 lik KOİ gideriminin sağlandığı koşullarda enerji giderinin 15.6 kwh/kg- KOİ giderimi olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen literatür taraması sonucunda peyniraltı atıksuyunun elektrokimyasal olarak arıtımı ile ilgili mevcut bir çalışma olmaması nedeniyle elde edilen sonuçları karşılaştırma olanağı bulunamamıştır. Ancak çeşitli atıksuların elektrokimyasal olarak arıtımı sırasında reaksiyon kinetiğinin belirlenmesine yönelik çalışmalar mevcuttur. Körbahti (2003) tekstil endüstrisi atıksuyunun elektrokimyasal olarak arıtımında reaksiyon kinetiğini incelemiş ve reaksiyon derecesini 30 C reaksiyon sıcaklığında 0.5 olarak belirlemiştir. 30 C sıcaklıktaki özgül hız sabitini ve aktivasyon enerjisini sırasıyla 1.78265 mg 0.5 /L 0.5 -dak ve 17.7 kj/mol olarak hesaplamıştır.[5] Szpyrkowicz ve diğerleri (2001b) paralel plakalardan oluşan reaktörde tiyoüre dioksitin sekiz farklı anot üzerindeki elektro-oksidasyonunu farklı hidrodinamik koşullarda çalışmışlardır. Araştırmacılar kirleticilerin yığın oksidasyon derecesini 1 olarak elde etmişler, özgül reaksiyon hız sabitlerini Ti/Pt ve Ti/Pt-Ir anotlar için sırasıyla 1.05x10-4 s -1 ve 0.60x10-4 s -1 olarak hesaplamışlardır [7] Galindo ve Kalt (1999) hidrojen peroksit varlığında farklı sulu monoazo çözeltilerinin fotooksidasyonunu incelemişler ve reaksiyon derecesini boyar madde derişimine göre 1 olarak gözlemlemişlerdir. Araştırmacılar 1. derece reaksiyon için özgül reaksiyon hız sabitlerini 4.0x10-3 dak - 1 20.9x10-3 dak -1 aralığında hesaplamışlardır. [8] Deneysel sonuçların değerlendirilmesi ile peyniraltı atıksuyunun arıtımında ilk defa uygulanan elektrokimyasal yöntemin başarılı olduğu görülmektedir. TEŞEKKÜR Altıncı Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi ne katılım Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü tarafından desteklenmiştir.

SEMBOLLER KOİ : Kimyasal Oksijen İhtiyacı, mg/l E a : Aktivasyon enerjisi, kj/mol k : Özgül reaksiyon hız sabiti, mg/l-saat A : Arrhenius sabiti, gr/l-saat T : Sıcaklık, Kelvin t : Zaman, saat n : Reaksiyon derecesi R : Gaz sabiti, kj/mol-kelvin KAYNAKLAR [1] Dziewinski J., Marczak S., Smith W., Electrochemical destruction of mixed wastes, Chemtech, 1996, 4, 30. [2] Galindez Mayer J. et al., 2000, Batch and fed-batch cultures for the treatment of whey with mixed yeast cultures, Proc. Biochem., 35, 649-657 [3] DPT,2001, Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı, Gıda Sanayii Özel İhtisas Komisyonu Raporu, Süt ve Süt Ürünleri Alt Komisyonu Raporu,DPT:2636-ÖİK:644, Ankara [4] Pinder KL et al.,1990, Influence of whey protein on continuous acidogenic degradation of lactose, Biotechnol Bioeng, 36, 642-646 [5] Körbahti B.K., 2003, Boya Endüstrisi Su Bazlı Boya Atıksuyu ve Tekstil Endüstrisi Atıksuyunun Elektrokimyasal Olarak Arıtılması İçin Sistem Tasarlanması ve Proses Geliştirilmesi, Doktora Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,Ankara, 189s. [6] Design-Expert User s Guide, 2001, Section 6, Response Surface Optimization Tutorial [7] Szpyrkowicz L., Juzzolino C., Daniele S. and Dante de Faveri M., 2001b, Electrochemical destruction of thiourea dioxide in an undivided parallel plate electrodes batch reactor, Catalysis Today, 66, 519 527 [8] Galindo C. and Kalt A., 1999, UV/H 2 O 2 oxidation of azodyes in aqueous media: evidence of a structuredegradability relationship, Dyes and Pigments, 42, 199 207