BOYALI SULARIN ÇİTOSAN KOAGÜLASYONU İLE ARITIMINDA BOX-WILSON İSTATİSTİKSEL TASARIM YÖNTEMİNİN KULLANILMASI

Dokuz Eylül Üniversitesi-Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt 20, Sayı 59 , Mayıs, 2018 Dokuz Eylul University-Faculty of Engineering Journal of Science and Engineering Volume 20, Issue 59, May, 2018 DOI: 10.21205/deufmd. 2018205948 Boyalı Suların Çitosan Koagülasyonu ile Arıtımında Box-Wilson İstatistiksel Tasarım Yönteminin Kullanılması Ezgi OKTAV AKDEMİR Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği. Bölümü, 35160, İzmir (ORCID:0000-0001-9513-3524). (Alınış / Received: 09.11.2017, Kabul / Accepted: 19.03.2018, Online Yayınlanma / Published Online: 15.05.2018) Anahtar Kelimeler Özet: Tekstil endüstrisi atıksularındaki en önemli kirletici kaynakları Box-Wilson proseste kullanılan boyalardır. Bu çalışmada, boyalı sulardan renk ve İstatistiksel KOİ giderimi amacıyla çitosan ile koagülasyon yöntemi uygulanmıştır. Tasarım Deneysel çalışmalarda Box Wilson istatistiksel tasarım yöntemi Yöntemi, kullanılmış, boya konsantrasyonu, çitosan konsantrasyonu ve Boya, koagülasyon-flokülasyon sonrası çökelme süresinin renk ve KOİ Çitosan, giderme verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Boya konsantrasyonu Koagülasyon50-200 mg/l, çitosan konsantrasyonu 50-200 mg/l ve çökelme süresi flokülasyon. 30-120 dakika aralığında seçilmiştir. En yüksek renk giderme veriminin (%70) elde edildiği boya konsantrasyonu 50 mg/l, çitosan konsantrasyonu 125 mg/l ve çökelme süresi 90 dakika olarak belirlenmiştir. KOİ giderimi incelendiğinde ise 200 mg/l boya konsantrasyonu, 200 mg/l çitosan konsantrasyonu ve 30 dakika çökelme süresinde en yüksek KOİ giderme verimi (%60) elde edilmiştir. The Use of Box-Wilson Statistical Design Method in the Treatment of Dyeing Wastewaters with Chitosan Coagulation Keywords Box-Wilson Statistical Design Method, Dye, Chitosan, Caogulationfloculation Abstract: The most important pollutant sources in the textile industry wastewater are the dyes used in the process. In this study, coagulation method with chitosan was applied for color and COD removal from dyeing wastewater. In the experimental studies, the Box Wilson statistical design method was used and the effects of dye concentration, chitosan concentration and precipitation time after coagulationflocculation on color and COD removal efficiency were investigated. The dye concentration was selected to be 50-200 mg/l, chitosan concentration 50-200 mg/l and precipitation time 30-120 minutes. The highest color removal efficiency (70%) was determined as 50 mg/l of dye concentration, 125 mg/l of chitosan concentration and 90 minutes of precipitation time. When the COD removal was examined, the highest COD removal efficiency (60%) was obtained at 200 mg/l of dye concentration, 200 mg/l of chitosan concentration and 30 minutes of precipitation time. *Sorumlu yazar: 622 E.O.Akdemir / Boyalı Suların Çitosan Koagülasyonu ile Arıtımında Box-Wilson İstatistiksel Tasarım Yönteminin Kullanılması 1. Giriş Günümüzde önemli çevre kirletici kaynaklarının başında endüstriler gelmektedir. Tekstil endüstrisi de dünyada yaygın olarak bulunan önemli endüstrilerden biridir. Yüksek miktarda su tüketimi ve üretimde kullanılan boyalar, biyosidler, deterjanlar gibi birçok üründen dolayı değişen atıksu karakteristikleri nedeniyle tekstil atıksularının arıtımı önemli çevre sorunları arasında yer almaktadır [1]. Dünya genelinde yaklaşık 10.000 farklı ticari boya ile pigment mevcuttur ve yılda 70.000 ton civarı üretim yapılmaktadır. Bu boyaların yaklaşık % 10-15'inin boyama işlemleri sırasında atık olarak bırakıldığı tahmin edilmektedir. Boya üretim endüstrisi ve tekstil endüstrisi gibi boya ve pigmentleri kullanan diğer birçok sanayiden açığa çıkan atıksularda hem renk hem de organik madde içeriği yüksektir [2]. Bu atıksular, yüksek konsantrasyonlarda boyar madde, surfaktan, kompleks yapıda inorganik ve organik bileşikler nedeniyle karmaşık bir yapıdadır. Boyar maddeler zor ayrışabilir olduğundan arıtımı da zor olmaktadır [3]. Boyalı sulardan renk giderimi amacıyla çoğunlukla kullanılan yöntemler adsorpsiyon, kimyasal ve foto oksidasyon ve kimyasal arıtma yöntemleridir [4]. Koagülasyon, flokülasyon ve çökelme süreçlerinden oluşan kimyasal arıtma yöntemi bu tür suların arıtımında ön arıtım, nihai arıtım ya da bazı durumlarda tam arıtım amacıyla kullanılabilir. Bu yöntem düşük maliyetlidir, uygulanması kolaydır ve alternatif arıtma yöntemlerine kıyasla daha az enerji tüketir [5]. Renk giderimi amacıyla yapılan kimyasal arıtma yönteminde en çok kullanılan kimyasallar arasında FeCl3, FeSO4, Al2(SO4)3 bulunmaktadır [6]. Son yıllarda yapılan çalışmalarda çevre dostu koagülantların atıksu arıtımında uygulanabilirliği araştırılmaktadır. Biyolojik olarak parçalanabilen, toksik olmayan bir doğal polimer olarak çitosan, boyalı sulardan renk giderimi amacıyla kullanılmaktadır [4,7]. Kongo Kırmızı boyasının doğal koagülantlarla arıtımının incelendiği bir çalışmada koagülant olarak çitosan, surjana tohumu ve mısır kullanılmıştır. Her üç koagülant için de optimum doz 25 mg/l olarak bulunmuş, bu durumda elde edilen renk giderme verimleri çitosan, surjana tohumu ve mısır için sırasıyla %75, %68 ve %55 olmuştur [1]. Bir anyonik boya olan Asit Mavi 92’nin (AB92) çitosan koagülasyonu ile gideriminin araştırıldığı bir çalışmada boya konsantrasyonu 25-100 mg/l, çitosan konsantrasyonu ise 20-150 mg/l aralığında alınmıştır. Düşük boya ve çitosan konsantrasyonlarında %99’a varan renk giderme verimleri elde edilmiştir [8]. Asif v.d. tarafından yapılan bir çalışmada tekstil atıksularının arıtımında koagulant olarak çitosan kullanılmıştır. 18 mg/l çitosanın optimum doz olarak belirlendiği çalışmada %98 TKM, % 87 renk ve %71 KOİ giderme verimleri elde edilmiştir [9]. Bu çalışmanın amacı, biyolojik polimer olan çitosanı koagülant olarak kullanarak boyalı sulardan renk ve KOİ giderimini araştırmaktır. Deneysel çalışmalarda farklı boya ve çitosan konsantrasyonlarında hızlı karıştırma (koagülasyon), yavaş karıştırma (flokülasyon) ve çökeltim süreçlerinden oluşan jar testi deneyleri yapılmıştır. Box Wilson istatistiksel deney tasarım yöntemi kullanılarak boya konsantrasyonu, çitosan konsantrasyonu ve koagülasyon-flokülasyon sonrası çökelme süresinin renk ve KOİ giderme verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. 623 E.O.Akdemir / Boyalı Suların Çitosan Koagülasyonu ile Arıtımında Box-Wilson İstatistiksel Tasarım Yönteminin Kullanılması Giderme verimlerini en iyi hale getiren boya ve çitosan konsantrasyonları ve çökelme süreleri belirlenerek çalışma kapsamında sunulmuştur. 2. Materyal ve Metot 2.1. deneyleri Koagülasyon-flokülasyon Deneysel çalışmalarda kullanılan laboratuvar ölçekli jar testi düzeneği, Velp Scientifica firmasından JLT 6 modeli olarak temin edilmiş ve Şekil 1’de gösterilmiştir. Deneylerin başında belirlenen boya ve çitosan dozları hassas terazide tartılarak 500 ml’lik beherlere alınmış ve üzerlerine saf su eklenmiştir. Önce 200 rpm karıştırma hızında 3 dakika hızlı karıştırma, sonra 25 rpm karıştırma hızında 45 d (...truncated)