Doğantepe (Amasya) zeolitinin (klinoptilolit) atıksulardan amonyak iyonu gideriminde kullanılabilirliğinin araştırılması

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi DOĞANTEPE(AMASYA)ZEOLİTİNİN (KLİNOPTİLOLİT)ATIKSULARDAN AMONYAK İYONU GİDERİMİNDEKULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI Ülker Aslı ATAY Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı Danışman: Yrd. Doç. Dr. Meltem SARIOĞLU CEBECİ Günümüzde atıksu arıtımında önemli bir yere sahip olan amonyağın gideriminde biyolojik sistemlerde nitrifikasyona alternatif olarak zeolit (klinoptilolit) kullanımı ile iyon değişimi söz konusudur. Aktif çamurun kullanıldığı biyolojik arıtımdan sonra atıksu çıkış suyu genellikle belli değerlerde kirlilik parametreleri içerir. Bu kalıntı maddeleri gidermek için genellikle kimyasal metotlar kullanılır. Örneğin, amonyağın giderimi için iyon değişimi ya da nitrifikasyonu izleyen denitrifikasyon sistemi tercih edilir. Bu çalışmada Amasya'nın Doğantepe yöresine ait zeolitik tüf örnekleri kullanılarak atıksudan amonyum iyonlarının giderimi amaçlanmıştır. Bu çerçevede optimum deneysel koşullar araştırılmış ve amonyum iyonlarının giderim verimi incelenmiştir. Bu yüzden, başlangıç amonyum konsantrasyonunun etkileri, debi ve zeolitin iyon değişiminde etkili olan pH değerleri dikkate alınmıştır. Doğantepe zeolitinin atıksulardan amonyak giderme kapasitesi değerlendirilmiştir ve iyon değişim izotermleri çıkarılmış, izoterm eğrilerinin Langmuir modeline uygun olduğu saptanmıştır. Belirlenmiş olan işletme koşullarında kırılma (breakthrough) eğrileri hazırlanmıştır. Bu çalışmada kullanılan klinoptilolit örneklerinin katyon değiştirme kapasitesi 164meq/100g olarak belirlenmiş ve literatürdeki verilerle karşılaştırılmıştır. Ayrıca klinoptilolit örnekleri HNO3 çözeltisi ile asitlendirilerek amonyum giderim verimi üzerine etkisi incelenmiştir. Farklı pH ve debi değerlerinde optimum iyon değiştirme kapasitesi sırasıyla 4 ve 0.5 ml/dak değerlerinde bulunmuştur. Çalışmanın diğer bir bölümünde ise doygunluğa ulaşan klinoptilolit örneklerinin rejenerasyonu yapılmış ve rejenere edilen klinoptilolit örnekleri 2. kez kullanılmış ve amonyum gideriminde %31.52'lik kapasite kaybı gözlenmiştir. Elde edilen tüm veriler değerlendirildiğinde Doğantepe (Amasya) yöresine ait zeolit tüflerinin amonyum iyonlarını iyi bir şekilde giderebileceği sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Zeolit, amonyum iyonu giderimi, iyon değişim kapasitesi, atıksu.

ABSTRACT M. Sc. Thesis THE INVESTIGATION OF USE OF DO?ANTEPE (AMASYA) ZEOLITE (CLINOPTILOLITE) FOR AMMONIA REMOVAL FROM WASTEWATER Ülker Ash ATAY Cumhuriyet University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Environmental Engineering Supervisor: Assis. Prof. Dr. Meltem SARIO?LU CEBECİ An alternative to nitrification for the removal of ammonia which is one of the key paremeters in wastewater treatment, is ion-exchange using clinoptilolite. After biological treatment with activated sludge the outlet sewage mostly contains contaminants in unacceptable amounts. In order to remove the remaining impurities chemical methods are usually applied, e.g. ammonia removal proceeds via ion-exchange or through nitrification followed by denitrification. In this study, it was considered that ammonium removal from wastewater using zeolite belong to Dogantepe/ Amasya region. Within this context, optimum experimental conditions were investigated and ammonium removal efficiencies were examed. Therefore, the effects of initial concentration, flow rate corresponding to contact time and pH on the ammonium exchange capacity of the zeolite were considered. Ammonia removal capacities of clinoptilolites from Dogantepe/ Amasya, Turkey was evaluated and ion-exchange isotherm of it was generated. It was observed that isotherms could be represented by the Langmuir model. For a selected set of operating conditions, breakthrough curves were prepeared. Cation exchange capacity of clinoptilolite samples was evaluated as 164 meq/lOOg and it was compared with literature studies. Moreover, samples were acideted with HNO3 solution in order to investigate effects on to ammonium removal efficiency. Optimum ion-exchange capacity for pH values and flow rates were found to be 4 and 0.5 ml/min., respectively. For the order side of the study, regeneration was done for saturated clinoptilolite samples. For regenerated samples 3 1.52% capacity decrease was observed when they used second times. Altogether, it is concluded that the zeolite used for this study has a significant material for removing of ammonium ions from wastewaters. Key Words: Zeolite, ammonium removal, ion-exchange capacity, wastewater.