Uşak yöresindeki tekstil fabrikaları atık sularının tasarlanan bir membran prosesi ile arıtılması

Abstract

Endüstriyel alanda su kaynaklarının verimli kullanımının son derece önem kazandığı günümüz koşullarında membran filtrasyonu ve biyokütle adsorpsiyonu atıksu arıtımında göz ardı edilemeyecek olanaklar sağlamaktadır. Özellikle tekstil endüstrisi atıksularıyla su ortamlarına deşarj edilen ağır metal kirlilikleri çevreye ve insan sağlığına geri döndürülemez zararlar vermektedir.Bu tezde atıksudan krom (VI) ağır metalinin arıtılması ve geri kazanılmasında polimerik membran filtrasyonu ve Saccharomyces cerevisiae mayasının ağır metal biyosorpsiyonunda sunduğu avantajlar araştırılmıştır.Yapılan filtrasyon deneylerinde; GE Osmonics (ABD) ve Microdyn Nadir (Wiesbaden/Almanya) firmaları tarafından üretilen ticari membranlar kullanılmıştır. Bu membranlar; selüloz asetat polimerinden imal edilmiş NF (nanofiltrasyon) membranı (GE CK) ve PESH (Hidrofilik Polietersülfon) polimerinden üretilmiş UF (ultrafiltrasyon) membranıdır (UH 004). Çapraz akış filtrasyonu düzeninde laboratuvar ölçekli olarak projelendirilmiş membran filtrasyon sisteminde, laboratuvarda hazırlanan krom (VI) çözeltilerinin arıtımı yapılmıştır. Bu deneyde; membran türünün, çözelti pH' sının (5, 7, 10), filtrasyon basıncının ve başlangıç metal konsantrasyonunun (10 ppm, 250 ppm) ağır metal giderim verimi üzerine etkisi incelenmiştir (20 0C çözelti sıcaklığı). Membran filtrasyonu ile yapılan arıtım deneylerinde en yüksek giderim verimi % 99,0661 olarak tespit edilmiştir. Nanofiltrasyon membranının kullanıldığı bu deneyde maksimum giderim verimi, 250 ppm başlangıç metal konsantrasyonu olan çözelti ile yapılan deneyde 4 bar filtrasyon basıncında, pH: 10' da elde edilmiştir.Biyosorpsiyon deneylerinde ise Saccharomyces cerevisiae biyokütlesi kullanılmıştır. Maya biyosorpsiyonu ile çözeltiden krom (VI) giderim verimi üzerine; pH' ın (5, 7, 10), başlangıç metal konsantrasyonunun (10 ppm, 250 ppm) ve biyosorpsiyon süresinin etkisi incelenmiştir. Hazırlanan çözeltilere 8 g/lt olacak şekilde maya eklenmiş, 140 rpm karıştırma hızı ile 180 dakika boyunca biyosorpsiyona tabi tutulmuştur (20 0C çözelti sıcaklığı). En yüksek giderme verimi % 97,89 olarak tespit edilmiştir. Bu giderme verimi; 10 ppm Cr+6 derişimine sahip olan çözelti ile yapılan deneyde, 180 dakika biyosorpsiyon süresi ve pH: 5' de elde edilmiştir.

Membrane filtration and biomass adsorption provide indispensable opportunities in wastewater treatment in today's conditions where efficient usage of water resources in industrial area has gained importance.In particular, heavy metal impurities discharged into water environments by textile industry wastewaters cause irreversible damage to the environment and human health.In this thesis, the advantages of polymeric membrane filtration and Saccharomyces cerevisiae yeast in heavy metal biosorption in the treatment and recovery of chromium (VI) heavy metal from wastewater were investigated.In filtration experiments; commercial membranes manufactured by GE Osmonics (USA) and Microdyn Nadir (Wiesbaden / Germany) were used. These membranes; NF (nanofiltration) membrane (GE CK) made of cellulose acetate polymer and UF (ultrafiltration) membrane (UH 004) made of PESH (Hydrophilic Polyethersulfone) polymer.The chromium (VI) solutions prepared in the laboratory were purified in the membrane filtration system which was designed as a laboratory scale in cross flow regime. In this experiment; the effect of membrane type, solution pH (5, 7, 10), filtration pressure and initial metal concentration (10 ppm, 250 ppm) on heavy metal removal efficiency (20 0C solution temperature) were investigated. The highest removal efficiency was determined as 99,0661% by membrane filtration treatment experiments. In this experiment, where nanofiltration membrane was used, the maximum removal efficiency was obtained at 4 bar filtration pressure (with solution pH=10) in the experiment with solution having an initial metal concentration of 250 ppm.Saccharomyces cerevisiae biomass was used in biosorption experiments. The effect of pH (5, 7,10), initial metal concentration (10 ppm, 250 ppm) and biosorption time on the removal efficiency of chromium (VI) from solution by yeast biosorption was investigated. Yeast was added to the prepared solutions at a rate of 8 g / lt, and subjected to biosorption at a stirring speed of 140 rpm for 180 minutes (20 ° C solution temperature). The highest removal efficiency was determined as 97,89%. This removal efficiency was obtained at biosorption time of 180 minutes (at pH= 5) with 10 ppm Cr+6 solution concentration.