Removal of hydrocarbons from wastewaters

Abstract

öz Hidrokarbon kirliliğinin başlıca kaynaklarını kimya sanayileri atıksuları ve denizlere dökülen petrokimya atıkları oluşturmaktadır. Benzen, bulunan ve o-ksilen genellikle denizlerde görülen petrokimya atıklarında bulunur ve çevrede bulunan tüm canlıları zehirlilikleri nedeniyle etkilemektedir. Bu tez kapsamında benzen, toluen ve o-ksilen' in (nonpolar aromatikler) klinoptilolitçe zengin doğal zeolit ve yüzey aktif madde ile modifıye edilmiş zeolit üzerine adsorbsiyonu incelenmiştir. Yüzey aktif madde modifikasyonunun amacı, polaritesi yüksek olan zeolitin yüzeyini hidrofobik yapmak ve bu sayede hidrofobik olan benzen, toluen ve o-ksilen moleküllerinin hidrofobik çekim yardımıyla sıvı fazdan ayırmaktır. Yüzey modifikasyonu için katyonik olan dodesil amin (DA) ve tetrametilamonyum (TMA+) yüzey aktif maddeleri ve anyonik bir yüzey aktif madde olan sodyum dodesil sülfat (SDS) kullanılmıştır. Yüzey modifikasyonunun olması ve olmaması durumuna göre zeolit-su sistemi için kontakt açısı ve yüzey gerilimi ölçümleri sonuçlarına göre Gibbs serbest enerji ( AG = Ywa (cosö -1)) değerleri hesaplanmıştır. Klinoptilolitçe zengin doğal zeolit için ortalama kontakt açısı (0m) 7.76° bulunmuştur. Ixl0`3 M DA ve TMA+ modifikasyonu, 6m değerini sırasıyla 7.76` ' dan 51.13° ' e ve 29.37` ' ye yükseltmiştir. lxlO`4 M SDS (pH=4) durumunda ise 7.76° ' dan 18.03 ° ' e az miktarda yükselme gerçekleşmiştir. Bu yüzey aktif maddelerin hava-su ara yüzeyindeki etkileri birbirlerinden farklıdır. DA yüzey gerilimini 72.8' den 37 dyne/cm 'ye indirmiştir ki böyle bir etkiyi TMA+ yaratmamıştır. Çalışmanın bu bölümünde yüzey aktif madde varlığında zeolit yüzeyinin daha hidrofobik olduğu gösterilmiştir. Adsorbsiyon çalışmalarında doğal zeolit hidrokarbonları sudan %20 civarında ayırmıştır. Toluen hariç, ayırımın yüksek olması için optimum bir zaman vardır. Yüzey aktif madde varlığında bu yüzde yüzey aktif madde ve hidrokarbon tipine ve konsantrasyonuna bağlı bazı koşullar altında yaklaşık %40 'a yükselmiştir. En yüksek benzen adsorbsiyonu TMA+ ile modifıye edilmiş zeolit ile elde edilmiştir. Sıralama benzen > toluen > o-ksilen şeklindedir. DA ile modifiye edilmiş zeolit durumunda ise, o- ksilen diğer hidrokarbonlara göre daha fazla adsorblanmıştır. Ayırım o- ksilen > toluen > benzen sıralaması düzenindedir.

ABSTRACT Wastewater of chemical industries and petrochemical spills are the main sources of hydrocarbon pollution. Benzene, toluene and o- xylene are generally found in petrochemical spills which effect the all livings in the environment because of its toxicity. This thesis was an investigation of benzene, toluene and o- xylene (nonpolar aromatics) adsorption on clinoptilolite rich natural zeolite and surfactant modified zeolite. The aim of surfactant modification was to make highly polar zeolite surface hydrophobic and thereby remove the hydrophobic benzene, toluene and o- xylene molecules from the aqueous phase with the help of hydrophobic attraction forces. Cationic surfactants Dodecyl Amine (DA), Tetramethylammonium (TMA+) and an anionic surfactant Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) were used for surface modification. The degree of surface hydrophobicity was examined by calculating the change in Gibbs free energy ( AG = Ywa (cos0 -1)) of the zeolite-water system by using the contact angle and surface tension measurement results in the presence and absence of surface modification. For natural zeolite the mean contact angle (8m) value was found 7.76°. Modification by DA and TMA+ increased 8m from 7.76° to 51.13° and 29.37° respectively at a concentration of lxlO`3 M. In case of SDS, at the pH value of 4, there was only a slight increase from 7.76 ° to 18.03 ° at a concentration of lxlO`4 M. Effect of these surfactants on interfacial tension at air water interface was also different from eachother. DA decreased the surface tension from 72.8 to 37 dynes/cm while TMA+ did not bring any change. This part of the study showed that the presence of surfactant makes zeolite surface more hydrophobic. In adsorption studies, natural zeolite removed * 20% of hydrocarbons from water. Except toluene, there was an optimum time that the removal was high. Presence of surfactant was able to increase this percent up to « 40% under some conditions depending on the surfactant and hydrocarbon type and concentration. The highest benzene adsorption was obtained with TMA+ modified zeolite. The sequence was benzene > toluene > o-xylene. In case of DA modified zeolite, on the other hand, o- xylene was adsorbed more than the other hydrocarbons. The removal follows the order o- xylene > toluene > benzene in this case.