Katalitik membran prosesler kullanılarak atıksulardan fenol giderimi

Abstract

ÖZET Enzim bağlı membran reaktörler endüstride geniş bir uygulama alanına yayılmış bulunmakta ve başarıyla kullanılmaktadır. Bu çalışmada bir ileri arıtım tekniği olarak atıksulardan fenol gideriminde enzim bağlı membran reaktörlerin kullanılabilirliği araştırılmıştır. Fenol parçalayabilen 14 suş izole edilmiş, bunlar uygun sitolojik, morfolojik ve biyokimyasal testlere tabi tutularak Pseudomanas syringae, Actinomadura yumaensis, Pseudomanas radiora, Pseudomonas putida, Alcaligenes xylosoxydans, Pseudomonas mendocina, Bacillus marinus, Bacillus dipsosauri türleri oldukları teşhis edilmiştir. Ham enzim ekstraktı, teşhis edilen türler arasında en yüksek performansla fenol parçaladığı belirlenmiş olan, P. Syringae türünden elde edilmiştir. Ham enzim ekstraktındaki catechol 1,2- oxygenase enzimine göre çeşitli metotlar kullanılarak serbest enzim kinetiği analiz edilmiştir. Reaksiyon hızlarının tahmininde Lineweaver Burk çizimi ve Neufeld yaklaşımı başarılı bulunmuş, Neufeld'e göre kinetik sabitler Vm; 0.34^g/cm2s, Km; 0.83 M.g/mL, Kj;12 fag/mL, R2; 0.98 olarak hesaplanmıştır. Ham enzim ekstraktının, poliamid membran üzerine fiziksel ve kimyasal yöntemler kullanılarak immobilize edilmesiyle katalitik membranlar hazırlanmıştır. Katalitik membranlar klasik filtrasyon ve teğetsel akışlı membran modüllerine yerleştirilerek atıksudan fenol gideriminde kullanılmıştır. Klasik filtrasyon membran modülünde en yüksek fenol giderimi 467 mg/L başlangıç fenol konsantrasyonunda ve 9.7*1 0`4 mL/cm2s akısında 163 mg/L olarak bulunmuştur. Teğetsel akışlı membran modülünde en yüksek fenol giderimi 499 mg/L başlangıç fenol konsantrasyonunda ve 45*1 0`4 ml_/cm2s akısında 317 mg/L olarak bulunmuştur. Her iki reaktör konfigürasyonu için de çalışılan akı aralığında fenolün parçalanma reaksiyonunun diffüzyon kontrollü olduğu görülmüştür. Yüksek fenol konsantrasyonlarında belirli bir değerden sonra görünür hızlarda düşüş olduğu gözlenmiş, hızdaki bu azalmanın H+ iyonu diffüzyon kontrolüne veya fenolün inhibitor etkisine bağlanmıştır. Katalitik membran proseslerin, fenol gideriminde diğer proseslere göre sağladığı avantajlar belirlenmiş ve bir ileri arıtım tekniği olarak kullanılabilmesi için daha kapsamlı çalışmalara gerek duyulduğu sonucuna varılmıştır.

11 SUMMARY Enzyme ' membrane reactors were introduced into industrial area extensively and found performable. The availability of enzyme membrane reactors onyo removing at phenol from wastewater as an advanced treatment techonolgy were investigated. Fourteen bacteria capable of phenol degradation were isolated and tested to identify by some suitable sytologic, morphologic and biochemical techniques. These were identified as Pseudomanas syringae, Actinomadura yumaensis, Pseudomanas radiora, Pseudomonas putida, Alcaligenes xylosoxydans, Pseudomonas mendocina, Bacillus marinus, Bacillus dipsosauri. Crude extract was supplied by Pseudomanas syringae having the highest phenol degradation performance. Free enzyme kinetics were determined according to catechol 1,2-oxygenase. Lineweaver-Burk and Neufeld models were found in good agreement with the observed reaction rates Vm>Km,Ki and R2 were calculated by Neufeld model as respectively. Catalytic membranes were prepared by physical and chemical immobilization techniques onto polyamide membranes. They were installed into dead end and cross flow filtration membrane modules to remove phenol from wastewater. The highest degradation in dead end reactor was found 163 mg/L, at flux of 9,7*1 0`4 ml_/cm2s and at initial phenol concentration of 467 mg/L. However in cross flow membrane module the highest performance was found 317mg/L, at flux of 45*1 0`4 ml_/cm2s, at initial phenol concentration of 317 mg/L.lt was seen that the reaction rate was controlled by external difusion. In dead end membrane module the reaction rates were lineer to the S0 concentrations and in cross flow membrane module they were seen in hyperbolic character. Reactions rates decreased after a definite high phenol concentration, it might be caused by the effects of H+ ions or inhibitor effects of phenol. Although catalytic membrane processes have some advantages for phenol removing, it was concluded that further investigation were necessary to introduce this technique for removalling of phenol.