Demir(II), demir(III) ve hidrojen peroksit gibi işletme parametrelerinin petrol endüstrisi atıksularının arıtımına etkisi

Yıl 2009, Cilt: 19 Sayı: 1-2, 15 - 26, 31.12.2009

Rukiye Öztekin Delya Sponza

Öz

Bu çalışmada, ortam koşulları (25 o C), artan sonikasyon süresi, sonikasyon sıcaklığı, demir (II) (Fe +2 ), demir (III) (Fe +3 ) ve hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) konsantrasyonlarının bir petrokimya endüstrisi atıksu arıtma tesisinin havalandırma tankı girişinden alınan atıksuya etkisi incelenmiştir. On yedi poliaromatik hidrokarbon (PAH) ve akut toksisite (EC 50 ) giderim verimleri gözlenmiştir. Deneyler,
sonikasyon frekansı 35 kHz, sonikasyon gücü 640 W, sonikasyon sıcaklıkları 25 o C, 30 o C ve 60 o C’ye ayarlanabilen bir sonikatörde gerçekleştirilmiştir. Petrokimya endüstrisi atıksuyuna sırasıyla, artan sonikasyon süresi (0 dakika, 60 dakika, 120 ve 150 dakika), sonikasyon sıcaklığı (25 o C, 30 o C ve 60 o C), Fe +2 (2 mg/L, 8 ve 20 mg/L), Fe +3 (10 mg/L, 20 ve 50 mg/L) ve H 2 O 2 (100 mg/L, 500 ve 1000 mg/L) konsantrasyonlarının etkileri incelenmiştir. Toplam PAH’lar bir gaz kromatografı-kütle spektrofotometrisiyle (GC-MS) analizlenmiştir. %79.65, %96.90, %96.90, %98.56, %96.76 ve %98.04 maksimum toplam PAH giderim verimleri sırasıyla, 25 o C’de ortam sıcaklığında 150 dak. sonikasyon süresi sonunda, 60 o C sıcaklıkta 150 dak.’lık sonikasyon süresi sonunda, 20 mg/L Fe +2 , konsantrasyonunda 60 o C’de, Fe +3 içermeyen kontrolde ve 50 mg/L Fe +3 konsantrasyonunda 60 o C’de, 150 dak. sonikasyon süresi sonunda ve H 2 O 2 içermeyen kontrolde ve 2000mg/L H 2 O 2 konsantrasyonunda 60 o C sıcaklıkta 150 dak.’lık sonikasyon süresi sonunda gözlenmiştir. Tek başına sonikasyonun Fe +2 , Fe +3 ve H 2 O 2 içermeyen kontrol örneklerinde maksimum toplam PAH giderimini sağladığı gözlenmiştir. Daphnia magna ile yapılmış olan akut toksisite testlerinde, EC 50 değerlerinin (Daphnia magna sayısının %50 sini inhibe eden PAH konsantrasyonu) sonikasyon süresi ve sıcaklık arttıkça azaldığı gözlenmiştir. En yüksek akut toksisite giderimleri 150 dakikalık sonikasyon süresi sonunda elde edilmiştir. Yine en yüksek akut toksisite verimlerine en düşük Fe +2 (2 mg/L), Fe +3 (10 mg/L) ve H 2 O 2 (100 mg/L) konsantrasyonlarında ulaşılmıştır. EC 50 değerleri sırasıyla başlangıç 102.74 mg/L’den 150 dak. sonun
da EC 4 =16.73 mg/L’ye, EC 4 =16.83 mg/L’ye, ve, EC 2 =4.34 mg/L’ye düşmüştür.

Anahtar Kelimeler

Daphnia magna, petrokimya endüstrisi atıksuyu, poliaromatik hidrokarbon, sonikasyon, demir (II) iyonu, demir(III) iyonu

Kaynakça

• APHA, (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater, 18th ed., American Public Health Association, Washington D.C., USA.
• Banjoo, D.R. ve Nelson, P.K., (2005). Improved ultrasonic extraction procedure for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in sediments, Journal of Chromatography A, 1066, 9-18.
• Benabdallah El-Hadj, T., Dosta, T., Marquez-Serrano, J. ve Mata-Alvaez, R., (2007). Effect of ultrasound pretreatment in mesophilic and thermophilic anaerobic digestion with emphasis on naphthalene and pyrene removal, Water Research, 41, 87-94.
• Busetti, F., Heitz, A., Cuomo, M., Badoer, S. ve Traverso, P., (2006). Determination of sixteen polycyclic aromatic hydrocarbons in aqueous and solid samples from an Italian wastewater treatment plant, Journal of Chromatography A, 1102, 104-115.
• Cataldo, F., (2000). Ultrasound-induced cracking and pyrolysis of some aromatic and naphthetic hydrocarbons, Ultrasonics Sonochemistry, 7, 35-43.
• Chen, B.L., Xuan, X.D., Zhu, L.Z., Wang, J., Gao, Y.Z., Yang, K., Shen, X.Y. ve Lou, B.F., (2004). Distribution of poly aromatic hydrocarbon in surface water, sediment and soils of Hangzhou City, China, Water Resource, 38, 3558-3568.
• Cheollee, B., Shimizu, Y., Matsuda, T. ve Matsui, S., (2005). Characterization of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in different size fractions in deposited road particles (DRPs) from Lake Biwa Area, Japan. Environmental Science and Technology, 39, 7402-7409.
• Chakinala, A.G., Gogate, P.R., Burgess, A.E. ve Bremner, D.H. (2008). Treatment of industrial wastewater effluents using hydrodynamic cavitation and the advanced Fenton process, Ultrasonics Sonochemistry, 15, 49-54.
• David, B., (2009). Sonochemical degradation of PAH in aqueous solution. Part I: Monocomponent PAH solution, Ultrasonics Sonochemistry, 16, 260-265.
• Grishchenkov, G.V., Townsend, R.T., McDonald, T.J., Autenrieth, R.L., Bonner, J.S. ve Boronin, A.M., (2000). Degradation of petroleum hydrocarbons by facultative anaerobic bacteria under aerobic and anaerobic conditions, Process Biochemistry, 35, 889-896.
• Huang, W., Tang, X., Felner, I., Koltypin, Y., ve Gedanken, A. (2002). Preparation and characterization of Fe x O y – TiO 2 via sonochemical synthesis, Materials Research Bulletin, 37, 1721-1735.
• Kim, I.K., Huang, C.P. ve Chiu, P.C.,(2001). Sonochemical decomposition of dibenzothiophene in aqueous solution, Water Research, 35, 4370- 4378.
• Laughrey, Z., Bear, E., Jones, R. ve Tarr, M.A., (2001). Aqueous sonolytic decomposition of polycyclic aromatic hydrocarbons in the presence of additional dissolved species, Ultrasonics Sonochemistry, 8, 353-357.
• Lindsey, M.E. ve Tarr, M.A., (2000). Inhibition of hydroxyl radical reaction with aromatics by dissolved natural organic matter, Environmental Science and Technology, 34, 444-449.
• Psillakis, E., Goula, G., Kalogerakis, N. ve Mantzavinos, D., (2004). Degradation of polcyclic aromatic hydrocarbons in aqueous solutions by ultrasonic irradiation, Journal of Hazardous Materials B, 108, 95-102.
• Suslick, K.S., Hammerton, D.A. ve Cline Jr., R.E., (1986). The sonochemical hot spot, Journal of American Chemical Society, 108, 5641-5650.
• Suslick, K.S., (2000). Sonoluminescence and sonochemistry, Philosophical Transactions of the Royal Society London A, 361, 342-368.
• Taylor, J.E., Cook, B.B. ve Tarr, M.A., (1999). Dissolved organic matter inhibition of sonochemical degradation of aqueous polycyclic aromatic hydrocarbons, Ultrasonics Sonochemistry, 6, 175- 183.
• Wheat, P.E. ve Tumeo, M.A., (1997). Ultrasound induced aqueous polycyclic aromatic hydrocarbon reactivity, Ultrasonics Sonochemistry, 4, 55-59.
• Yim, B., Yoo, Y. ve Maeda, Y., (2003). Sonolysis of alkyphenols in aqueous solution with Fe(II) and Fe(III), Chemosphere, 50, 1015-1023.