Sulardaki doğal organik maddelerin yüzeyleri demirle kaplanmış çeşitli pomza taşları kullanılarak adsorpsiyon süreciyle giderimi

Abstract

iiiÖZETSulardaki Doğal Organik Maddelerin Yüzeyleri Demirle Kaplanmış ÇeşitliPomza Taşları Kullanılarak Adsorpsiyon Süreciyle GiderimiYapılan tezin ana amacı yüzeyleri demirle kaplanmış çeşitli doğal pomzapartiküllerinin adsorpsiyon süreciyle sulardan doğal organik madde (DOM)gideriminin araştırılmasıdır. Pomza partikülleri granül destek malzemesi olarakkullanılıp, yüzeylerinin demirle kaplanması sonucu DOM'lar için adsorban halinegetirilmiştir. Doğal pomza türünün, partikül fraksiyon büyüklüğünün, pomzadozunun, pomza yüzey kimyası ve spesifik yüzey alanının ve çalışılan DOM türününDOM giderim kinetiğine ve nihai giderim miktarlarına olan etkileri incelenmiştir.Tüm adsorpsiyon izoterm deneyleri, şişe-nokta metodu ile kesikli tam karışımlıreaktörlerde (CMBR) değişik dozlar uygulanarak yapılmıştır. Pomza yüzeylerinindemir oksitlerle kaplanması sonucu doğal yüzeylerin elektriksel özelliklerinindeğiştiği tespit edilmiştir. Pomza numunelerinin demirle kaplanmasından sonra 20.6m2/g gibi oldukça yüksek yüzey alanı elde edilmiştir ve bu değer literatürde belirtilendemir oksitle kaplanmış kum numunelerinin yüzey alanlarından yüksektir. Doğalpomzaların demirle kaplanması sonucu pomzaların DOM tutma kapasiteleri, tümtane boyut fraksiyonları için, gerek birim adsorban kütlesi gerekse birim yüzey alanıbazında önemli miktarda artmıştır. Demirle kaplanmış en küçük tane boyutfraksiyonları, test edilen granül aktif karbonlar (GAK) kadar yüksek DOMadsorpsiyon kapasitesi göstermişlerdir. Kaplanmış pomzaların demir muhtevaları veFreundlich kapasite parametreleri (KF) arasında kuvvetli bir lineer korelasyon eldeedilmiştir. Demir oksitle kaplanmış pomza yüzeyleri tercihen DOM'un yüksekmiktarda UV absorplayan fraksiyonunu gidererek UV değerlerinde %90 varangiderim verimleri sağlanmıştır. Yapılan kontrol deneyleri sonucunda, pomzayüzeylerindeki demir oksit bağlarının stabil olduğu ve tipik doğal suların pHdeğerlerinde çözeltiye geri salınabilecek demir miktarının ihmal edilebileceğigözlenmiştir. GAK'larla karşılaştırılabilecek miktarda yüksek DOM adsorpsiyonkapasitelerine dayanarak demir oksitle kaplı pomza, sulardan DOM giderimindeumut verici yeni bir adsorban olabilir. Ayrıca, yüksek miktarlarda UV ışınıabsorplayan DOM bileşenlerini tercihen gidermesinden dolayı demir kaplı pomzaiçme suyu arıtma tesislerinde dezenfeksiyon sırasında oluşan karsinojenikdezenfeksiyon yan ürünlerini kontrol açısından da etkili bir adsorban olabilir.Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, demir, demir oksit, doğal organik madde, içmesuyu arıtma, malzeme kaplaması, pomza.

ivABSTRACTThe Removal of Natural Organic Matter by Iron-Impregnated Pumices throughAdsorptionThe main objective of this research was to investigate the removal of natural organicmatter (NOM) through adsorption using iron-impregnated pumices from variousnatural sources. After impregnating the surfaces by iron, the granular pumiceparticles used as support material were tested as adsorbent for NOM. The impacts ofnatural pumice source, particle size fraction, pumice dose, pumice surface chemistryand specific surface area, and NOM source on the ultimate extent and rate of NOMremoval were studied. All adsorption isotherm experiments were conductedemploying the variable-dose completely mixed batch reactor bottle-point method.Iron oxide coating overwhelmed the surface electrical properties of the underlyingpumice particles. Surface areas as high as 20.6 m2/g were achieved after iron coatingof pumice samples, which are above than those of iron coated sand samples reportedin the literature. For all particle size fractions, iron coating of natural pumicessignificantly increased their NOM uptakes both on an adsorbent mass and surfacearea basis. The smallest particle size fractions exhibited uptakes as high as thoseobtained by granular activated carbons (GACs) tested. A strong linear correlationbetween the iron contents of coated pumices and their Freundlich affinity parameters(KF) was obtained. Iron oxide coated pumice surfaces preferentially removed highUV-absorbing fractions of NOM, with UV absorbance reductions up to 90%. Controlexperiments indicated that iron oxide species bound on pumice surfaces are stable,and potential iron release to the solution is not a concern at pH values of typicalnatural waters. Based on high NOM adsorption capacities comparable to those ofGACs, iron oxide coated pumice may be a promising novel adsorbent in removingNOM from waters. Furthermore, due to preferential removal of high UV-absorbingNOM fractions, iron oxide coated pumice may also be effective in controlling theformation of disinfection by-products in drinking water treatment.Key Words: Adsorption, drinking water treatment, impregnation, iron, iron oxide,natural organic matter, pumice.