Hibrit mikrofiltrasyon proses ile sulardan nikel gideriminde akı düşüşünün istatistiksel yöntemlerle incelenmesi

Yıl 2007, Cilt: 17 Sayı: 1, 27 - 38, 31.12.2007

Coşkun Aydıner Orhan İnce

Öz

Son yıllarda, çözünmüş organik ve inorganik safsızlıkların sulardan yenilikçi hibrit membran proseslerle giderimi yaygınlık kazanmıştır. Bu proseslerden membran-toz aktif karbon, membran biyoreaktör, vakum sürücülü membran-flotasyon, membran-ozonlama ve membran-elektrokoagülasyon prosesleri, özellikle dikkat çekici olanlarıdır. Membran proseslerin uygulamasında temel kriterlerin başında akı azalması gelmekte, buna sebep olan faktörler belirlenerek prosesin daha yüksek akı değerlerinde işletilebilmesi amaçlanmaktadır. Bu noktadan hareketle bu çalışmada, yüzey aktif madde destekli toz aktif karbon/çapraz akış mikrofiltrasyon hibrit prosesi kullanılarak sulu ortamdan nikel iyonlarının giderimi incelenmiştir. Proseste, membran türü ve gözenek boyutu, adsorban türü ve Yüzey Aktif Madde (YAM) türü olmak üzere 4 değişken için deneysel tasarıma göre gerçekleştirilmiş çalışmalar kapsamında, membran kirlenmesi ve akı azalması olayları analiz edilmiştir. Kek tabakasının parçacık çapı ve porozitesine, keke katılan YAM ve Toz Aktif Karbon (TAK) miktarlarına ve membran gözenek boyutuna bağlı olarak membran üzerinde dinamik bir kek tabakasının oluştuğu belirlenmiştir. Membrandaki kirlenmenin, membran üzerinde tutunan kütle ile orantılı olarak değişmediği ve keke katılan YAM miktarı ile TAK miktarı arasında ters orantılı bir ilişki bulunduğu tespit edilmiştir. Akı azalmasında etkili mekanizmanın, kısmen membranın iç kısımlarında ve özellikle membran üzerindeki kek tabakasında tutunan YAM miktarı ile ilişkili olduğu saptanmıştır. YAM türü, akı azalması üzerine en etkili parametre olarak belirlenmiştir. Azalan YAM miktarı ile kek tabakasındaki TAK miktarının arttığı, bunun da, proseste daha yüksek akı elde edilmesine imkân sağladığı saptanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Hibrit membran proses, nikel giderimi, membran kirlenmesi, akı azalması, faktöriyel tasarım

Kaynakça

• Akmil, C., (1999). Yüzey aktif madde dispersiyonlarının aktif karbon adsorpsiyonu ile desteklenmiş çapraz akış mikrofiltrasyonu, Doktora tezi, Atatürk Üniversitesi-Mühendislik Fakültesi, Erzurum.
• Aydiner, C., Demir, I. ve Yildiz, E., (2005). Modeling of flux decline in crossflow microfiltration using neural networks: the case of phosphate removal, Journal of Membrane Science, 248, 53–62.
• Aydıner, C., (2006). Hibrit mikrofiltrasyon teknolojisi ile sulu ortamdan nikel giderimi, Doktora tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi-Mühendislik Fakültesi, İstanbul.
• Basar, C.A., Aydiner, C., Kara, S. ve Keskinler, B., (2006). Removal of CrO 4 anions from waters using surfactant enhanced hybrid PAC/MF process, Separation and Purification Technology, 48,270–280.
• Cheryan, M., (1998). Ultrafiltration and microfiltration handbook, Technomic Publishing Co., Inc.,Technomic Publishing, Pennsylvania-USA.
• Cserhati, T., Forgacs, E. ve Oros, G., (2002). Biological activity and environmental impact of anionic surfactants, Environment International, 28, 337–348.
• Esumi, K., Yoshida, K., Torigoe, K. ve Koide, Y., (1999). Sorption of 2-naphthol and copper ions by cationic surfactant-adsorbed laponite, Colloid and Surfaces A–Physicochemical and Engineering Aspects, 160, 247–250.
• Gonzalez-Garcia, C.M., Gonzalez-Martin, M.L., Gallardo-Moreno, A.M., Gomez-Serrano, V., La-bajos-roncano, L. ve Bruque, J.M., (2002). Removal of an ionic surfactant from wastewater by carbon blacks adsorption, Separation Science and Technology, 37, 12, 2823–2837.
• Lazaridis, N.K., Blöcher, C., Dorda, J. ve Matis, K.A., (2004). A hybrid MF process based on flotation, Journal of Membrane Science, 228, 83–88.
• Mavrov, V., Erwe, T. ve Chmiel, H., (2004). Selective separation of heavy metals from industrial wastewater streams by means of heavy metal bonding agents, Water, Air and Soil Pollution, 4,147–155.
• Mokrushina, L., Churyusova, T., Savchuk, K., Morozova, Y. ve Smirnova, N., (2002). Critical micelle concentration and phase behavior of aqueous mixtures of dodecylsulfates and sodium ethoxydodecylsulfate, Fluid Phase Equilibria, 194–197, 1077–1087.
• Mulder, M., (1991). Basic principles of membrane technology, Kluwer Academic Publishers. Netherlands.
• Qin, J.J., Oo, M.H., Wai, M.N., Ang, C.M., Wong, F.S. ve Lee, H., (2003). A dual membrane UF/RO process for reclamation of spent rinses from a nickel-plating operation–a case study, Wa ter Research, 37, 3269–3278.
• Ross, P.J., (1996). Taguchi techniques for quality engineering, McGraw-Hill. New York. Saarland University-Department of Process Technology, (2004). State of the art in the removal of toxic metals and the Metassep Project: selective separation of toxic metals from specific industrial wastewater streams for water and metals reuse – overview, The Project Report for 5 th Framework Programme of The European Commission, Saarbrücken, Germany.
• Sigma, (2005). Product informations for C5510 (Activated charcoal), 89440 (Acid washed activated charcoal) and C9157 (Activated charcoal cell culture tested), Saint Louis, Missouri, USA, http://sigma-aldrich.com.
• Stalikas, C.D., (2002). Micelle-mediated extraction as a tool for separation and preconcentration in metal analysis, Trends in Analytical Chemistry, 21, 5, 343–355.
• Turano, E., Curcio, S., De Paola, M.G., Calabrò, V. ve Iori, G., (2002). An integrated centrifugation– ultrafiltration system in the treatment of olive mill wastewater, Journal of Membrane Science, 209, 519–531.
• Watanabe, Y., Kimura, K. ve Suzuki, T., (1999). Membrane application to water purification process in Japan–development of hybrid membrane system, International Specialized Conference on Membrane Technology in Environmental Management, 28–37, Tokyo, Japan.
• Yoon, J., Yoon, Y., Amy, G., Cho, J., Foss, D. Ve Kim, T.H., (2003). Use of surfactant modified ultrafiltration for perchlorate removal, Water Research, 37, 9, 2001–2012.
• Yurlova, L. Kryvoruchko, A. ve Kornilovich, B., (2002). Removal of Ni(II) ions from wastewater by micellar-enhanced ultrafiltration, Desalination, 144, 1–3, 255–260.
• Zhou, H. ve Smith, D.W., (2002). Advanced technologies in water and wastewater treatment, Journal of Environmental Engineering and Science, 1, 247–264.