PolyHİPE ile sudan BTEX gideriminin araştırılması

Abstract

Organik bileşiklerden kaynaklanan su kirliliğin önemli bir kısmını BTEX bileşikleri oluşturmaktadır. Yüksek uçuculuğa sahip olan BTEX'in su ortamında varlığı çevre ve insan sağlığı üzerinde ciddi problemlere sebep olmaktadır. Özellikle benzenin toksik etkisi yanında kanserojen etkisinin de çok yüksek olduğu bilinmektedir. Bu nedenlerle BTEX bileşiklerinin giderimi gittikçe önem kazanmaktadır.Bu çalışmanın amacı, PolyHIPE (PHP), elastik ve sülfonlanmış PHP'lerle sudan benzen ve toluenin kesikli ve sürekli sistemlerde gideriminin incelenmesidir. Bunun için 5 farklı polimer kullanılarak 7 farklı kolon deneyi ile benzen ve toluenin adsorpsiyon kapasiteleri incelenmiştir. Her adsorbent ve kirletici için kırılma eğrileri oluşturularak adsorpsiyon kapasiteleri hesaplanmıştır. Daha sonra yapılan iz deneyleri sonucunda ise dispersiyon katsayıları hesaplanarak kolonun davranışı belirlenmiştir. Ayrıca, PHP ve elastik polimerlerle denge çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Denge çalışmaları hem benzen ve toluen için ayrı ayrı, hemde benzen+toluen karışımları için yapılmıştır.Kolon deneyleri sonucunda, seçilen adsorbentlerle adsorpsiyon kapasitesinin değiştiği ve en yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip polimerlerin PHP ve elastik polimer olduğu belirlenmiştir. Elastik polimerin tolueni nisbeten daha fazla adsorpladığı bulunmuştur. Farklı sülfonlama derecelerinde yapılan denemelerde ise sülfonlamanın adsorpsiyonu kötü etkilediği, bezen ve toluen için adsorpsiyon kapasitesinin düştüğü gözlemlenmiştir. Denge çalışmalarında ise sadece PHP ve elastik polimer için kesikli adsorpsiyon deneyleri yapılmış ve benzen ve toluen için adsorpsiyon katsayıları (K) hesaplanmıştır. Deneysel sonuçlar, K değerlerinin toluen için benzenin yaklaşık iki katı olduğunu göstermiştir. Ancak benzenin çözünürlüğü toluene kıyasla çok daha yüksek olduğundan, birim adsorbent başına adsorplanabilecek maksimum benzen miktarı toluene göre bir miktar daha yüksektir.

Benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX) are important group of contaminant appearing in water and wastewater frequently. Due to their high volatility, they posses significant health treat to human beings. Among these compounds, benzene is especially important since it is known to be carcinogenic. Therefore, the removal of bezene becomes more significant in recent years.The objective of this study is to investigate the removal of benzene and toluene by using modified and unmodified PolyHIPE at batch and continuous systems. In this study, seven column experiments have been conducted by using five different polymer. Three of the experiments were conducted by using sulfonated polymers at different degrees (1, 5 and 24 hours). A structurally modified polymer (elastic polymer) was used in the last column experiment. Breakthrough curves of the column experiments were obtained to determine sorption capacity of each column. In all column experiments, tracer tests were performed to find out the dispersion coefficient of the packed media. In addition equilibrium experiments were conducted by using PolyHIPE and elastic polymer. The equilibrium studies were conducted for benzene and toluene separately as well as for the mixture of benzene and toluene.Column experiments showed that the highest degree of sorption of benzene and toluene occurred in PolyHIPE and elastic polymer. It was observed that the sorption of toluene was relatively higher for elastic polymer. Different degrees of sulfonation negatively affected the sorption of benzene and toluene. Equilibrium experiments were conducted only by using PolyHIPE and elastic polymer. Sorption coefficients (K) were determined. K values were approximately two times more for toluene. However, since the solubility of the benzene is more than toluene, the maximum sorption capacity of benzene at the saturation is somewhat greater.