Bazı Endüstrilerden Çıkan Atık Çamurların Boyar Madde Gideriminde Adsorban Olarak Kullanılması

8/12/2019 Baz Endstrilerden kan Atk amurlarn Boyar Madde Gideriminde Adsorban Olarak Kullanlmas

1/100

UKUROVA NVERSTESFEN BLMLERENSTTS

YKSEK LSANS TEZ

#eyda BARI#IK

BAZI ENDSTRLERDEN IKAN ATIK AMURLARIN BOYARMADDE GDERMNDE ADSORBAN OLARAK KULLANIMININNCELENMES

EVRE MHENDSL&ANABLM DALI

ADANA, 2009


2/100

UKUROVA NVERSTES

YKSEK LSANS TEZ

#eyda BARI#IK

EVRE MHENDSL&ANABLM DALI

Bu tez 23/01/2009 tarihinde aa#&daki jri yeleri taraf&ndan oybirli#i/oyoklu#u ile

kabul edilmitir.

'mza: 'mza:.. 'mza:

Do. Dr. Mesut BA*IBYK Prof. Dr. Ahmet YCEER Yrd. Do. Dr. Ramazan B'LG'N

Dan&man ye ye

Bu tez Enstitmz evre Mhendsili#i Anabilim Dal&nda haz&rlanm&t&r.

Kod No:

Prof. Dr. Aziz ERTUNEnstit Mdrmza ve mhr

Bu al&ma ukurova niversitesi Arat&rma Projeleri Birimi Taraf&ndanDesteklenmitir.Proje No: MMF2008YL7

Not: Bu tezde kullan&lan zgn ve baka kaynaktan yap&lan bildirilerin, izelge, ekil ve foto#raflar&n

kaynak gsterilmeden kullan&m&, 5846 say&l&Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hkmlere tabidir.

BAZI ENDSTRLERDEN IKAN ATIK AMURLARINBOYAR MADDE GDERMNDE ADSORBAN OLARAK

KULLANIMININ NCELENMES


3/100

I

Z

YKSEK LSANS TEZ

#eyda BARI#IK

UKUROVA NVERSTES

FEN BLMLERENSTTSEVRE MHENDSL&ANABLM DALI

Dan)*man: Do. Dr. Mesut BA*IBYKY)l: 2009, Sayfa:88

Jri: Do. Dr. Mesut BA*IBYKProf. Dr. Ahmet YCEERYrd. Do. Dr. Ramazan B'LG'N

Bu al&mada bazik boyar madde Astrazon Blue FGRL ve asidik boyar

madde Telon Red AFGnin ar&t&m&nda atalan 'me Suyu Art&ma Tesisi ve 'skenSugz Termik Santrali baca gaz& at&ksular&n&n art&m& sonucu ortaya &kan at&k

amurlar&n adsorban olarak kullan&m& incelenmitir. Temel adsorpsiyon al&malar&

her iki boyar maddenin de at&k amurlar taraf&ndan adsorpland&n& gstermitir.

Yap&lan denge deneylerinden elde edilen sonular Langmuir ve Freundlich izoterm

modellerine uygulanarak bu modellere ait sabitler elde edilmitir. Bu al&malara ek

olarak kinetik al&malarda gerekletirilmiolup elde edilen sonular her iki boyar

madde ve amur sistemine en iyi yalanc& ikinci dereceden kinetik modelinin uyumsa#lad&n& gstermitir. Ayr&ca her iki boya-amur sisteminin Gibbs serbest enerji

de#erleri de hesaplanm&ve negatif de#erler bulunmutur. Gibbs serbest enerjisinin

negatif de#erlerde bulunmas& adsorpsiyonun kendili#inden gerekleti#ini

gstermektedir. Elde edilen sonulara gre her iki amurunda sz konusu boyar

maddelerin gideriminde adsorban olarak kullan&labilece#ini gstermektedir.

Anahtar Kelimeler: Ar)tma amuru, Boyar Madde, Adsorpsiyon, Kinetik

BAZI ENDSTRLERDEN IKAN ATIK AMURLARINBOYAR MADDE GDERMNDE ADSORBAN OLARAK

KULLANIMININ NCELENMES


4/100

II

ABSTRACT

M.Sc. THESIS

#eyda BARI#IK

UKUROVA UNIVERSITY

INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCEDEPARTMENT OF ENVIRONMENTAL ENGINEERING

Supervisor:Assoc. Prof. Dr. Mesut BA*IBYKYear: 2009, Pages:88Jury:Assoc. Prof. Dr. Mesut BA*IBYK

Prof. Dr. Ahmet YCEERAssist. Prof. Dr. Ramazan B'LG'N

In this study the adsorption properties of two waste sludges from municipal

water treatment plant and coal fired power plant were investigated for the removal ofAstrazon Blue FGRL and Telon Red AFG. Basic adsorption studies indicated that

the both dyes were adsorbed to some degree by each waste sludges. The results from

the equilibrium experiments have been applied to Langmuir and Freundlich isotherm

models and the constants of each model were derivated. Kinetics of the adsorption of

dye-sludge system were also examined and it was found that kinetics of both

adsorption processes were best described by pseudo-second order model. The Gibbs

free energies of both processes were also calculated and negative values were found;

indicating the spontaneity of the adsorption process. From the findings, it can be

concluded that both sludges can be used as adsorbent for he removal of these two

dyes.

Keywords: Treatment Sludge, Dyestuff, Adroption, Kinetics.

INVESTIGATION OF THE USE OF WASTE SLUDGESGENERATED FROM VARIOUS INDUSTRIES AS AN

ADSORBENT FOR THE DYE REMOVAL


5/100

III

TE#EKKR

Tez al&mas&n&n her aamas&nda bana yn veren, deste#ini ve gleryzn

esirgemeyen, de#erli bilgileri ve tecrbelerinden faydaland&m dan&man hocam

Say&n Do. Dr. Mesut BA*IBYKe, blm bakan&Prof. Dr. Ahmet YCEERe;

Tez al&mam sresince bana destek veren iimle ilgili istemiyerek de olduysa

meydana gelen geikme ve hatalar&m&mazur gren Ynetim Kurulu yemiz Say&n

Haluk TRKe ve retim Direktrmz Say&n Erol AYDINa;

Laboratuvar al&malar&nda yard&mlar&n& esirgemeyen ve al&ma dnemimboyunca bilgilerinden ve deneyimlerinden yararland&m ve destek grd#m,

arkada&m Serpil SAVCIya, 'brahim NAZa, Gkhan YAMANa ve tm al&ma

arkadalar&ma;

al&malar&mda gerekli olan boyar maddeleri temin eden Say&n Yrd. Do.Dr.

Olcayto KESK'NKANa

Tm hayat&m boyunca oldu#u gibi tez al&mas& sresince de moral deste#i

veren Can&m Anneme ve Babama;Yksek Lisans Dnemi boyunca her konuda yard&mc& olan, deste#ini hep

yan&mda hissetti#im Can&m Kardeime ve Ekrem MUTLUya

VE

'smini sayamad&m fakat yard&m&geen di#er tm hocalar&m ve

arkadalar&ma; teekkr ederim.


6/100

IV

NDEKLER

Z ............................................................................................................................ IABSTRACT ............................................................................................................ IITE*EKKR ........................................................................................................... III''NDEK'LER .......................................................................................................IV'ZELGELER D'Z'N' ...........................................................................................VI*EK'LLER D'Z'N' ............................................................................................. VIIIKISALTMALAR D'Z'N' ........................................................................................ X1. G'R'* ................................................................................................................... 1

1.1. 'me Suyu Ar&tma Tesisi At&k amuru ........................................................... 11.1.1. n keltme ....................................................................................... 41.1.2. Yumuatma keltme Tank& ............................................................... 41.1.3. Koaglasyon ve Sedimantasyon........................................................... 51.1.4. Filtre Geri Y&kama amuru ................................................................. 6

1.2. Termik Santrali Bacagaz&Deslfrizasyon nitesi At&ksular&......................... 61.2.1. Bacagaz&Deslfrizasyon nitesi........................................................ 71.2.2. Bacagaz&Deslfrizasyon nitesi At&ksu Ar&tma Tesisi ................. 10

1.3. Boyar Maddeler ........................................................................................... 121.3.1. S&n&fland&rma Sistemleri .................................................................... 13

1.3.1.1. Kimyasal S&n&fland&rma......................................................... 131.3.1.2. Kullan&m yada Uygulama Metotlar&na Gre S&n&fland&rma .... 14

1.3.2. Boyar Madde 'eren At&k Sular&n evre zerine Etkisi ..................... 181.4. Boyar Maddelerin Giderimi 'in Kullan&lan Yntemler ................................ 22

1.4.1. Kimyasal Yntemler .......................................................................... 221.4.2. Fiziksel Yntemler ............................................................................ 231.4.3. Biyolojik Yntemler .......................................................................... 25

1.5. Adsorpsiyon ile Boyar Madde Giderimi ....................................................... 261.6. Adsorpsiyon Teorisi ..................................................................................... 29

1.6.1. Adsorpsiyon 'zotermleri .................................................................... 331.6.2. Adsorpsiyon Kineti#i ......................................................................... 361.6.3. Yalanc&'zotermler ............................................................................. 39

SAYFA


7/100

V

1.6.4. Adsorpsiyon Termodinami#i ............................................................. 401.6.5. 'zoterm Verilerinin Kullan&m&............................................................ 41

1.7. Adsorban&n Yenilenmesi .............................................................................. 421.7.1. Tek Kullan&ml&k Sistemler ................................................................. 421.7.2. Saha D&&nda Yeniden Aktifletirme .................................................. 431.7.3. Saha 'inde Yeniden Aktifletirme .................................................... 431.7.4. Yenileme Sistemleri .......................................................................... 43

2. NCEK'ALI*MALAR ................................................................................... 453. MATERYAL VE METOD ................................................................................. 49

3.1. Materyal....................................................................................................... 493.1.1. al&mada Kullan&lan Boyar Madde .................................................. 493.1.2. al&mada Kullan&lan Adsorban Maddeler ......................................... 49

3.2. Metod .......................................................................................................... 503.3. Uygunluk Analizleri ..................................................................................... 51

4. ARA*TIRMA BULGULARI VE TARTI*MA ................................................... 524.1. Balang& Adsorpsiyon Deneyleri................................................................. 524.2. Adsorpsiyon 'zotermleri ............................................................................... 534.3. Adsorpsiyon Kineti#i ................................................................................... 56

4.3.1. Adsorpsiyon H&z&n&Etkileyen Basamaklar ......................................... 564.3.2. Kinetik Modeller ............................................................................... 61

4.4. Yalanc&'zotermler ....................................................................................... 684.5. Adsorpsiyon Termodinami#i ........................................................................ 71

5. SONU VE NER'LER .................................................................................... 73KAYNAKLAR ....................................................................................................... 75ZGEM'* ........................................................................................................... 88


8/100

VI

ZELGELER DZN

izelge 1.1. Bacagaz&Deslfrizasyonu ve Al&ta&Oluum Reaksiyonlar&............. 8

izelge 1.2. Kimyasal Yap&lar&na Gre Kromojen Gruplar (Baer ve 'nan&c&,

1990; Kurbanova ve ark., 1998) ........................................................ 13

izelge 1.3. Kullan&m *ekline Gre Boyar Maddelerin S&n&fland&r&lmas&

(Hunger, 2003). ................................................................................ 18

izelge 1.4. Solunum Yollar&ve Deride Tahrie Neden Olan Boyar Maddeler

(Hatch, 1984; Hatch ve Maibach, 1998; Hatch ve Maibach, 2000) .... 20izelge 1.5. Tketiciler zerinde Sa#l&k A&s&ndan Risk Ta&yan Dispers Boyar

Maddeler (McKay, 2001) ................................................................. 20

izelge 1.6. Potansiyel Kanserojen Boyar Maddeler (IARC, U.S. National

Toxicology Program, EU Directive) ................................................. 21

izelge 1.7. Adsorpsiyon Ba#lant&l&Tipik evresel Konular (Dabrowski, 2001) .. 26

izelge 1.8. Endstrilerde Kullan&lan Temel Adsorban Tipleri (Dabrovvski,

2001) ................................................................................................ 27

izelge 1.9. RLDe#erleri ve 'zoterm Tipleri ........................................................ 35

izelge 2.1. Asidik Boyama At&ksular&nda Renk Giderimi (Tnay ve ark, 1996).. 46

izelge 2.2. Reaktif Boyama At&ksular&nda Renk Giderimi (Tnay ve ark, 1996) 46

izelge 2.3. Cruf ve Granl Aktif Karbon Performanslar&(Fu ve Viraraghavan,

2001) ................................................................................................ 47

izelge 2.4. Boyar Madde Uzaklat&r&lmas&'leminde Kullan&lan Dk

Maliyetli Baz&Adsorbanlar ............................................................... 48

izelge 3.1. Astrazon Blue FGRL ve Telon Red AFG Boyar Maddelerinin

Maksimum Absorbans Yapt&Dalga Boyu (,max) ve Baz&

zellikleri ........................................................................................ 49

izelge 4.1. eitli Boya-Sorbent Sistemleri 'in Freundlich Katsay&lar&n&n

Kar&lat&r&lmas&. .............................................................................. 54

izelge 4.2. eitli Boya-Sorbent Sistemleri 'in Langmuir Katsay&lar&n&n

Kar&lat&r&lmas&............................................................................... 56

izelge 4.3. Film Difzyonu H&z Katsay&lar&(k=dakika-1) .................................... 57

SAYFA


9/100

VII

izelge 4.4. Birinci Dereceden H&z Katsay&lar&n&n Deneysel ve Teorik De#erleri

(k1,ad) (dakika-1) ................................................................................ 65

izelge 4.5. 'kinci Dereceden H&z Katsay&lar&n&n Deneysel ve Teorik De#erleri

(k) (g/mg. dakika) ............................................................................. 66

izelge 4.6. Astrazon Blue FGRLnin atalan 'mesuyu Ar&tma Tesisi At&k

amuru Yalanc&'kinci Dereceden H&z Katsay&lar&n&n (k2,ad)

(g/mg.dakika) Deneysel ve Teorik De#erleri ..................................... 66

izelge 4.7. Telon Redin 'sken Sugz Termik Santrali Baca Gaz&Ar&tma

amuru Yalanc&'kinci Dereceden H&z Katsay&lar&n&n (k2,ad)

(g/mg.dakika) Deneysel ve Teorik De#erleri ..................................... 66

izelge 4.8. Yalanc&ve Gerek 'zotermlerin Kar&lat&r&lmas&.............................. 69

izelge 4.9. Gibbs Serbest Enerji De#erleri.......................................................... 72


10/100

VIII

#EKLLER DZN

#ekil 1.1.Bacagaz&ar&tma nitesi bulunan bir termik santral ak&m emas&................ 7

#ekil1.2.Islak sistem bacagaz&deslfrizasyon nitesi emas&................................. 9

#ekil 1.3.Bacagaz&ar&tma nitesine ba#l&at&ksu ar&tma tesisi emas&...................... 11

#ekil 1.4. zelti ierisindeki aktif karbon partikl tasviri (Mckay, 1995) ........... 31

#ekil 1.5. Aktif amurun sentetik boyar madde adsorpsiyonundan: (1) nceki

grnts, (2) sonraki grnts (Annadurai ve ark., 2002) .................. 32

#ekil 1.6. Karbon partikl yapisinin yaklaik tasviri ............................................ 37#ekil 4.1. Telon Red ve Astrazon Blue FGRLnin atalan ime suyu ar&tma tesisi

amuru zerine balangi adsorpsiyon izotermleri (C0=50mg/L) ........... 52

#ekil 4.2. Telon Red ve Astrazon Blue FGRLnin isken sugz termik santrali baca

gaz&ar&tma amuru zerine balangi adsorpsiyon izotermleri

(C0=50mg/L) ........................................................................................ 53

#ekil 4.3. Telon Red ve Astrazon Blue FGRLnin atalan imesuyu ar&tma tesisi ve

isken sugz termik santrali at&k amuru freundlich izoterm grafi#i....... 54#ekil 4.4. Telon Red ve Astrazon Blue FGRLnin atalan imesuyu ar&tma tesisi ve

isken sugz termik santrali at&k amuru langmuir izoterm grafi#i. ....... 55

#ekil 4.5. Astrazon Blue FGRLnin atalan imesuyu ar&tma tesisi at&k amuru film

difzyonu. ............................................................................................. 57

#ekil 4.6. Telon Redin atalan imesuyu ar&tma tesisi at&k amuru film

difzyonu .............................................................................................. 58

#ekil 4.7. Astrazon Blue FGRL isken sugz termik santrali baca gaz&ar&tma

amuru film difzyonu. ......................................................................... 58

#ekil 4.8. Telon Red isken sugz termik santrali baca gaz&ar&tma amuru film

difzyonu. ............................................................................................. 59

#ekil 4.9. Telon Redin atalan imesuyu ar&tma tesisi at&k amuru paracik ii

difzyon etkisi. ...................................................................................... 59

#ekil 4.10. Astrazon Blue FGRLnin atalan imesuyu ar&tma tesisi at&k amuru

paracik ii difzyon etkisi. ................................................................. 60

SAYFA


11/100

IX


amuru paracik ii difzyon etkisi...................................................... 60

#ekil 4.12. Telon Red isken sugz termik santrali baca gaz&ar&tma amuru

paracik ii difzyon etkisi. ................................................................. 61

#ekil 4.13. Astrazon Blue FGRL atalan ime suyu ar&tma tesisi at&k amuru birinci

dereceden h&z grafi#i. .......................................................................... 61

#ekil 4.14. Telon Red atalan ime suyu ar&tma tesisi at&k amuru birinci dereceden

h&z grafi#i. ........................................................................................... 62


amuru birinci dereceden h&z grafi#i. ................................................... 62

#ekil 4.16. Telon Red isken sugz termik santrali baca gaz&ar&tma amuru birinci



amuru ikinci derecden h&z grafikleri. .................................................. 63

#ekil 4.18. Telon Red isken sugz termik santrali baca gaz&ar&tma amuru ikinci

dereceden h&z grafikleri. ...................................................................... 64

#ekil 4.19. Astrazon Blue FGRLnin atalan imesuyu ar&tma tesisi at&k amuru

ikinci dereceden h&z grafi#i. ................................................................. 64

#ekil 4.20. Telon Redin atalan imesuyu ar&tma tesisi at&k amuru ikinci


#ekil 4.21.Astrazon Blue FGRLnin atalan imesuyu ar&tma tesisi at&k amuru ve

telon redin isken sugz termik santrali baca gaz&ar&tma amuru

yalanci ikinci dereceden h&z grafi#i...................................................... 67

#ekil 4.22. atalan ime suyu ar&tma tesisi at&k amuru astrazon blue yalanc&

langmuir izoterm grafi#i. ..................................................................... 69

#ekil 4.23. atalan ime suyu ar&tma tesisi at&k amuru astrazon blue yalanc&

freundlich izoterm grafi#i .................................................................... 70

#ekil 4.24. 'sken sugz termik santrali baca gaz&ar&tma amuru telon red yalanc&

langmuir izoterm grafi#i ...................................................................... 70

#ekil 4.25. 'sken sugz termik santrali baca gaz&ar&tma amuru telon red yalanc&

freundlich izoterm grafi#i .................................................................... 71


12/100

X

KISALTMALAR DZN

KO: Kimyasal Oksijen 'htiyac&

GAC:Granle Aktif Karbon

TOC:Toplam Organik Karbon

BOI5:Biyokimyasal Oksijen 'htiyac&


13/100

1. GR# #eyda BARI#IK

1

1. GR#

Su, tm endstrilerde kullan&lan en yayg&n zcdr. Bundan dolay&

ierisinde organik veya inorganik farkl& s&n&flardan ve zelliklerden ok eitli

kirleticilerin olmas& beklenir. Boyar maddeler, endstrilerden -tekstil bata olmak

zere- kaynaklanan at&k su ierisinde ar&t&m& ok g olan kal&c& kimyasal oksijen

ihtiyac&n&n (KO') ana kayna#&n& tekil ederek ileri ar&t&m ihtiyac&n& do#urur.

Endstrilerin ngrs sonucu, retilen rnn kullan&m sahas&na ba#l&olarak, rn

yap&s&n&n d&etkilere kar&direnli olmas&sa#lan&r. Boyar madde yap&s&de#iik evrekoullar&na kar& (nem, bakteriyolojik etki, gne && gibi) rn dayan&kl& hale

getirecek ekilde tekil edilmitir. Bu diren ayn& zamanda baka bir problemi

beraberinde getirerek, oluan at&ksuda ar&t&m gl#ne neden olur. Elde edilen

at&ksu karakteri sert ve kal&c& KO' tekil etmektedir. Endstri kaynakl& at&ksular&n

ar&t&m&nda renk giderimi sz konusu oldu#unda genelde standart prosedrl ar&t&m

sistemleri (aerobik ar&t&m gibi) etkisiz veya yetersiz kal&r. Bu tip at&ksularda renk

giderimini sa#lamak iin farkl& neriler gelitirilmitir. Bunlar aras&nda ozon,ultrafiltrasyon, anaerobik biyoteknoloji, kimyasal indirgeme, do#al adsorbanlar gibi

baz&yntemler yer almaktad&r.

Bu yntemler aras&nda en fazla ra#bet edileni adsorpsiyon yntemidir. Bu

uygulama iin ise kullan&lan bal&ca maddeler toz veya granl aktif karbondur. Baz&

endstriler yksek su gereksinimi nedeniyle ok fazla at&ksu retir. Bunun

neticesinde adsorban madde kullan&m&ndaki art&, ar&t&m maliyetlerini olumsuz

etkiler. Olumsuz etkiyi azaltmak iin maliyeti az veya geri dnm rn olan kil

(Atun ve ark, 1998), at&k ar&t&m amuru (Fujita ve ark., 1998), m&s&r sap&, arpa

kabu#u (Robinson ve ark., 2001) denenmitir.

1.1. me Suyu Ar)tma Tesisi At)k amuru

Yzeysel ve/veya yeralt&ndan elde edilen ham suyun ar&t&lmas& s&ras&nda

ktrme yoluyla sudan uzaklat&r&lan kimyasal maddeler ve di#er istenmeyen

maddeler at&k amur olarak adland&r&l&r. Su ar&tma tesisi amurlar&n&n bertaraf


14/100


2

edilmesi pahal&ve karma&k bir ilemdir.

'me suyu ar&t&m&nda, zellikle yzeysel su kaynaklar&ndan temin edilen

sular&n ar&t&m&nda koaglasyon temel bir prosestir. Koaglasyon elektriksel yk

dengesini bozarak, kolloidal sistemin destabilizasyonu, kelek iinde hapsetme,

adsorblama ve kelme s&ras&nda srkleme gibi birden fazla mekanizman&n etken

oldu#u bir ilemdir. 'me suyu artma tesislerinde kolloid, renk, bakteri, alg ve

znmorganik maddeler gibi istenmeyen eitli safs&zl&klar&n gideriminde demir

klorr, alum, kire, ve eitli polimerler koagulant olarak yayg&n bir ekilde

kullan&lmaktad&r.

Koaglasyon ve su yumuatma nit elerinden &kan amurlar ok yksek

miktarda su iermektedir. amurun yakla&k %98i sudan olumakta ve 20 kilogram

kat& kimyasal keltiye 980 kg su elik etmektedir. En kt yakla&mla suyun ve

keltinin yo#unluklar&n&n ede#er oldu#unu varsayal&m, bu durumda suya eklenen

her 20 kg - kimyasal iin yakla&k olarak l m3 amur retilecektir. Bu rakam en

kk bir su ar&tma tesisi (yakla&k 0,05 m3/s) iin bile y&lda 800 m3amur retimi

anlam&na gelmektedir (Ba&byk ve ark. 2002). Bu rakamlar&n bykl# sz

konusu amurun hammadde de#eri gz nne al&nd&nda daha da byk nem

kazanmaktad&r.

'me suyu ar&tma tesisleri ve bunlardan &kan at&klar genel olarak 4

kategoriye ayr&labilirler. Birinci olarak bulan&kl&k, renk, bakteri, alg, baz& organik

bileikler ve o#u zaman demir ve/veya mangan gidermek amac&yla yzeysel sularda

koaglasyon, filtrasyon ve oksidasyon gerekletiren su ar&tma tesisleridir. Bu

tesisler koaglasyonda genel olarak alum ve demir tuzlar&kullanmakta olup iki at&k

ak&m& vard&r. Bunlar sedimantasyon tank&nda oluan amur ve filtre geri y&kamas&

sonucunda &kan at&klard&r. 'kincisi ise, soda kl, sodyum hidroksit, kire ile

kalsiyum ve magnezyum giderilen proseslerin uyguland& ar&tma tesisleridir. Bu

tesisler ar&tma amurlar&n&ve filtre geri y&kama at&klar&n&olutururlar. Gerek oldu#u

durumlarda tesisler su yumuatma ve koaglasyon nitelerini beraber uygularlar. Su

yumuatma tesisleri at&klar&uygun ynetimlerini etkileyen radyum gibi iz inorganik

elementleri ierebilirler.

nc ise zellikle arsenik, radyum, flor, nitrat gibi iz inorganik


15/100


3

elementlerin giderilmesi iin planlanm& ar&tma tesisleridir. Bu tesislerde

adsorbsiyon, ters osmoz, iyon de#itirme gibi prosesler kullan&l&r. Bu tesisler,

kullan&lm&adsorbsiyon materyalleri gibi kat&ve s&v&at&klar&olutururlar.

Uucu bileikler giderilirken hava fazl& at&klar&n oluturdu#u ar&tma tesisleri

drdnc kategoridedir. Aa#&da ar&tma tesislerinden meydana gelen at&k trleri

verilmitir.

Hidroliz olan metal tuzlar&veya organik polimerler su ar&tma ileminde suya

ask&daki kat& madde, kolloidler ve znm kontaminantlar& koagle etmek iin

eklenirler. Bu koagulantlar ve bunlar&n uzaklat&rd& safs&zl&klar kelme tank&n&n

taban&na kelir ve amuru olutururlar. Bu amurlar kullan&lan koagulanta ba#l&

olarak alum amuru, demir amuru veya polimerik amur gibi hangi koaglant

kullan&l&yorsa o isimlerle an&lmaktad&r. Ortaya &kan bu at&klar su ar&tma tesisinin

retti#i at&n %70ini oluturmaktad&r. Bu amurlar kire ve kire soda kar&&m&

kullan&larak su yumuatma ilemi uygulanan ar&tma tesislerinde retilen ar&tma

amurlar&tesiste retilen at&klar&n % 25ini oluturmaktad&r. At&k rnlerinin o#u su

yumuatma ve koaglasyon nitelerinin kullan&ld&ar&tma tesislerinde olumaktad&r.

Temel ime suyu demir ve alum bazl& kimyasallar& koagulant olarak

kullan&l&rlar. Jelatinimsi polimerik hidroksitleri oluumu ile alminyum ve ferrik

iyonlar&partikl veya znmorganik ve inorganik kontaminantlar&n koaglasyon

ve adsorbsiyonunda ok etkilidir, ktrlm metal iyonlar& sedimantasyon ve

filtrasyon ile toplan&r ve yo#unlat&r&lmalar& ve susuzlat&r&lmalar& ok zordur. Bu

amurlar % 80 oran&nda metal hidroksitler ierirler (Cornwel ve ark., 1981). 'me

suyu ar&tma tesislerinde bu ilem sonucu Avrupa da y&lda 4 milyon ton amur

retildi#i ve bu oran&n nmzdeki y&llarda bu miktar&n ikiye katlanmas&

beklenmektedir (Albertin ve ark, 1990). 'me suyu ar&tma tesisleri amurlar&tehlikeli

olmayan at&k kapsam&ndad&r (EU Directive 1991). 'me suyu ar&tma tesislerinden

&kan at&k amurlar& ime suyu ar&tma tesisleri a&s&ndan bir at&k olarak

de#erlendirilip at&lmaktad&r. Ancak bu amurlar&n koagulant olarak yeniden

kullan&lmas& mmkn olup, bu durumda bu at&k amurlar& at&k olmaktan &k&p

hammadde olarak de#erlendirilebilmektedir. Ar&tma amurlar& ierisindeki ah&m ve

demir hidroksitler amfoterik zelliklerinden dolay&hem bazik hem de asidik ortamda


16/100


4

znrler. Ar&tma amurlar&n amfoterik zelliklerinden dolay& sistemin pH basit

olarak ayarlayarak metal hidroksitlerin geri kazan&lmas& iki yolla mmkndr.

Birincisi, amur artland&rarak kat&n&n miktar&n& ve hacmini mmkn oldu#unca

drmek, ikincisi ise asit ve alkali amuru li yntemiyle kazanarak koaglant

olarak kullanmakt&r.

Su ar&tma tesislerinden genel olarak n keltme, keltme, filtre geri y&kama

gibi ar&tma poreslerinden amur retilir.

1.1.1. n keltme

Fazla miktarda ask&da kat&madde ieren yzeysel su kaynaklar&ndan su temin

edilen tesislerde koaglasyondan nce ilk keltme uygulan&r. Bunun amac&

koaglasyonda fazla miktarda kat&maddenin toplanmas&n&nlemektir. Toplanan bu

kat&maddeler kum, kil, ilt ve organik bileiklerdir.

1.1.2. Yumu*atma keltme Tank)

Soda ve kire kullan&larak ktrme ile su yumuatma nitelerinden meydana

gelen tortular hemen hemen saf kimyasallardan olduka yksek karars&z kar&&mlara

dnecektir. Teorik olarak, her l mg/L kalsiyum sertli#inin giderilmesinde l mg/L

CaCO3amuru oluur. Her bir magnezyum sertli#inin giderilmesinde ise 0,6 mg/L

magnezyum amuru oluur. Kirele su yumuatma nitelerinde meydana gelen

amur miktar&aa#&daki gibi formle edilebilir.

Ms = 86,40 Q(CaG+ 0,58 MgG+ LA)

Burada;

Ms = retilen kuru amur, kg/gn

Q = tesisin debisi m3/s

CaG = Giderilen Kalsiyum Sertli#i, mg/L

MgG = Giderilen Magnezyum Sertli#i, mg/L


17/100


5

LA = Kire dozu mg/L CaCO3

Yzeysel sular&n yumuat&lmas&nda meydana gelen amurlarda bu eitlik

geerli de#ildir. Bu kire amuruna ilave olarak metal koagulantlar&n kelmesi ve

ask&da kat&maddelerin koaglasyonundan meydana gelen amurlarla artacakt&r.

1.1.3. Koaglasyon ve Sedimantasyon

Koaglasyon ilemi iin genel olarak alminyum ve demir tuzlar&

kullan&lmaktad&r. rne#in alminyumun kullan&ld& durumda znmeyen

alminyum kompleksi Al(H2O)3(OH)3 olumakta ve bu durumda eklenen her

kilogram alum iin 0,44 kg kimyasal amur olumaktad&r.

Suda bulunan herhangi bir ask&da madde eit miktarda yani bulundu#u miktar

kadar amur retecektir. Bulan&kl&ktan dolay& ortaya &kan amur miktar& kesin

olmamakla birlikte pek ok sular iin korelasyon mevcuttur. Karbon polimerler ve

kil yakla&k olarak eklenen her kilogram kimyasal ba&na eit miktarda amur

retmektedir. Alum koaglasyonu sonucunda retilen amur miktar& ile aa#&daki

yakla&m yaz&labilir:

Ms = 86,40 Q (0,44 A + SS + M)

Ms = retilen kuru amur, kg/gn

Q = tesisin debisi m3/s

A = alum dozu, mg/L

SS = ham sudaki ask&da kat&madde

M = kil, polimer ve karbon gibi eklenen muhtelif kimyasallar, mg/L

Sedimantasyon tank&ndan &kan alum amuru yakla&k olarak %1 ask&da kat&

madde ieri#ine sahiptir. Bunun yzde 20 ila 40&organik ve kalan& inorganik veya

iltten olumaktad&r. Alum amurunun pH s& 5,5 ila 7,5 aras&nda bulunmaktad&r.

Sedimantasyon tank&ndan &kan alum amuru genelde yksek miktarda

mikroorganizma iermesine ra#men kt koku oluturmaz.


18/100


6

1.1.4. Filtre Geri Y)kama amuru

Tm su ar&tma tesislerinde filtrasyon nitelerinden dk AKM ieren fazla

miktarda y&kama suyu meydana gelir. Geri y&kama suyu miktar& genellikle tesis

debisinin %2-3dr. Geri y&kama nitesi sular& ierisindeki kat&lar keltme

nitesindeki kat&lara benzer niteliktedir. Filtrelerde biyolojik byme geliti#inden,

filtrelerin geri y&kama sular& keltme tank&nda bulunan kat&lardan daha fazla

miktarda organik kat&madde ierir (Davis ve Cornwell, 1991).

1.2. Termik Santrali Bacagaz)Deslfrizasyon nitesi At)ksular)

Termik santrallerin en nemli evre boyutu, fosil yak&t ierisinde bulunan

kkrdn yanmas& sonucu oluan ve atmosferik bir kirletici olan kkrt dioksittir.

SO2nin insan ve evre sa#l& a&s&ndan olumsuz etkileri gz nne

bulunduruldu#unda, dk kkrt ieren yak&t kayna#&kullan&lmas&ile beraber baca

gaz& ar&t&m&n da bir zorunluluk haline gelmitir. Gnmzde birok termik santral,

baca gaz&ndan SO2yi uzaklat&rmak iin de#iik deslfrizasyon teknikleriuygulamaktad&r.

Deslfrizasyon ileminin temeli baca gaz&nda bulunan SO2nin baca gaz&

zerine pskrtlen bir absorban maddeye ba#lanarak kat& halde ortamdan

uzaklat&r&lmas&d&r. Bu ilem kuru veya sulu olmak zere iki ekilde yap&lmaktad&r.

Sulu sistem deslfrizasyon ilemlerinde, slfrszletirme sonras& aa &kan at&k

suyun ar&t&lmas& gerekmektedir. Bu at&ksuyun ar&t&mda yayg&n olarak kullan&lan

kimyasal ilemler koaglasyon ve floklasyondur. Ancak koaglasyon sonras&aa

&kan koaglasyon amuru ierebilece#i bileenlere ba#l&olarak birok lkenin evre

ynetmeliklerine gre tehlikeli at&k niteli#i ta&maktad&r. Yine evresel

dzenlemelerin getirdi#i hukuki zorunlulu#a ba#l& olarak bu at&k amurlar&n zel

deponi alanlar&nda depolanmas& zorunludur. zel deponi alanlar&n&n inas& ve

iletilmesi, olduka zahmetli olmakla beraber maliyeti de yksektir (Taeli, 2007).


19/100


7

al&man&n yap&ld& termik santralde, &slak sistem bacagaz& ar&tma nitesi

bulunmaktad&r.

#ekil 1.1.Bacagaz&ar&tma nitesi bulunan bir termik santral ak&m emas&

1.2.1. Bacagaz)Deslfrizasyon nitesi

Pulvarize kmrn yak&t olarak kullan&ld& sabit yatakl& termik santral

sistemlerine, elektrostat&k filtrelerde tozundan ar&nd&r&lm&olan bacagaz&ieri#indeki

SO2nin tutulup uzaklat&r&lmas& iin bacagaz& deslfrizasyon nitelerinden geer.

Burada kireta& zeltisi ile y&kanarak bata SO2olmak zere di#er kirleticilerden

ar&nd&r&l&r ve bacaya gnderilerek atmosfere b&rak&l&r. al&man&n yap&ld& termik

santralde &slak sistem deslfrizasyon nitesi kuruludur ve SO2yi tutmak zere

absorbent olarak deniz suyu ile suland&r&lm& kireta& zeltisi kullan&lmaktad&r.

Byle bir &slak deslfrizasyon prosesi sayesinde sadece SO2 de#il, ayn& zamanda

bacagaz&ierisinde bulunan di#er kirleticiler olan a#&r metaller, F-, Cl-gibi iyonlar da

y&kay&c&kule ierisinde bulunan suda znerek uzaklat&r&lmaktad&r.


20/100


8

Tesise d&ar&dan getirtilen ve %95den fazla CaCO3 ieren kireta&, kireta&

de#irmenlerinde deniz suyu ortam&nda #tlerek toz hale getirilmekte ve elde edilen

sulu kireta&zeltisi absorpsiyon kulesinin st blgesinden bacagaz&zerine farkl&

seviyelerden pskrtlerek reaksiyona girmesi sa#lanmaktad&r. Reaksiyona girmemi

olan CaCO3&n fazlas&geri dnm pompalar&yla ekilerek tekrar bacagaz&zerine

gnderilir ve bylece CaCO3&n tamam&reaksiyona girer. Bacagaz&deslfrizasyonu

ve al&ta& oluum reaksiyonlar& izelge 1.2de, &slak sistem bir bacagaz&

deslfrizasyon nitesinin emas&*ekil 1.7.de, verilmitir.

izelge 1.1. Bacagaz&Deslfrizasyonu ve Al&ta&Oluum Reaksiyonlar&

Kire ta&n&n ayr&mas&

CaCO3 + CO2 + H2OCa(HCO3)2

SO2 ile reaksiyon

Ca(HCO3)2 + 2SO2 Ca(HSO3)2 + 2 CO2

Oksidasyon

Ca(HSO3)2 + CaCO3 + O2 2CaSO4 + CO2 + H2O

Al&ta&oluumu

CaSO4 + 2H2O CaSO4 .2H2O

Net reaksiyon:

CaCO3 + SO2 + O2 + 2H2O CaSO4 .2H2O + CO2


21/100


9

#ekil1.2.Islak sistem bacagaz&deslfrizasyon nitesi emas&

Zincirleme reaksiyon sonras& oluan ve dibe ken sulu al&ta&

(CaSO4.2H2O) amuru, kule ierisinde ki seviye 1,5mye ula&nca pompalarla

kuleden uzaklat&r&l&r. Bu amurun al&pan yap&m&nda kullan&labilmesi iin suyundan

ve tuzundan ar&nd&r&lmas&gerekmektedir. Bu amala al&ta&amuru vakumlu ta&ma

bantlar&zerinden geirildikten sonra saf su ile y&kan&r. Bylece ortalama % 10 neme

sahip saf CaSO4.2H2O elde edilir.

Absorbent olarak kireta&n&n kullan&ld& bir &slak sistem bacagaz& ar&tma

tesislerinin en nemli avantaj&, elde edilen CaSO4.2H2O&n baka sanayilerde al&ta&

olarak kullan&labilmesidir. Ancak, yukar&da da bahsedildi#i gibi rnn suyundan

uzaklat&r&lmas&ve y&kanmas&gerekmektedir.


22/100


10

Al&ta& susuzlat&rma sonras& elde edilen filtrat, y&kay&c& kule ierisindeki

klorr (Cl-) ve slfat (SO42-) iyonlar&gibi znmtuzlar&n konsantrasyonunun sabit

kalmas& ve dengenin bozulmamas& iin bacagaz& ar&tma nitesinde tekrar

kullan&lamaz ve at&k su olarak sistemden uzaklat&r&l&r. Sz konusu bu at&ksu yksek

oranda kat&madde ve znmiyonlarla beraber a#&r metalleri de iermektedir.

Bacagaz& deslfrizasyonu sonras& aa &kan at&ksuda bulunan kat&

maddeler;

- Al&ta&(CaSO4.2H2O)

- Kalsiyum karbonat (CaCO3)

- Magnezyum karbonat (MgCO3)

- Kalsiyum florr (CaF2),

- Kireta&nda bulunan safs&zl&klar,

- Elektrostat&k ktrcde tutulamam&olan uucu kldr.

At&ksuda bulunan znm iyonlar ise a#&rl&kl& olarak klorr (Cl-) iyonu,

magnezyum (Mg2+) iyonu ve slfat (SO42-) iyonudur. Kmrn yap&s&nda eser olarak

bulunan As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Sn ve Zn gibi a#&r metaller de yine bacagaz&

ar&tma nitesinden &kan at&ksuya geerler. Bu nedenle bu suyun dearj edilmeden

nce kirleticilerinden ar&nd&r&lmas&gerekmektedir (ICON, 2000) .

1.2.2. Bacagaz)Deslfrizasyon nitesi At)ksu Ar)tma Tesisi

Al&ta& filtrasyonu sonras& ortaya &kan at&k suda a#&r metal ve di#er

kirleticilerin ar&t&lmas& iin kimyasal ar&t&m sistemi uygulanmaktad&r. Kimyasal

ar&tma sistemleri, suda znm veya ask&da halde bulunan maddelerin fiziksel

durumunu de#itirerek kelmelerini sa#lamak zere uygulanan ar&tma prosesleridir.

Kimyasal ar&tma ileminde, uygun pH de#erinde at&ksuya kimyasal maddeler

(koaglant, polielektrolit vb.) ilave edilmesi sonucu, uzaklat&r&lmak istenen kirletici

maddeler keltilerek amur halinde sudan ayr&l&r. Ar&t&m ilemi ntralizasyon,

koaglasyon ve floklasyon (yumaklat&rma) olmak zere ana aamadan oluur.

Ntralizasyon; asidik ve bazik karakterdeki at&ksular&n uygun pH de#erinin

ayarlanmas&amac&ile yap&lan asit veya baz ilavesi ilemidir.


23/100


11

Koaglasyon; koaglant maddelerin uygun pHda at&ksuya ilave edilmesi ile

at&ksuyun bnyesindeki kolloidal ve ask&da kat& maddelerle birleerek flok

oluturmaya haz&r hale gelmesi ilemidir.

Floklasyon at&ksuyun uygun h&zda kar&t&r&lmas&yla koaglasyon ilemi ile

oluturulmukk taneciklerin, birbiriyle birlemesi ve kolay kebilecek floklar&n

oluturulmas& ilemidir. Tipik bir &slak sistem bacagaz&ar&tma nitesine ba#l&at&ksu

ar&tma tesisi *ekil 1.3te ematik olarak gsterilmitir.

#ekil 1.3.Bacagaz&ar&tma nitesine ba#l&at&ksu ar&tma tesisi emas&

Termik santral bacagaz& ar&tma nitesi at&ksular&nda a#&r metal kirlili#i bilinen bir

gerektir (Enoch ve ark., 1994, Lefers ve ark., 1987). Asidik zellik gsteren bu tarz

at&ksulardan a#&r metallerin bir miktar giderilmesi iin kullan&lan en basit ve etkin

yntem, at&ksuya baz ekleyerek ortam pH&n&n 7nin stne ekilmesi ve asidik

ortamda znebilir baz& a#&r metallerin, znmeyen metal hidroksitleri eklinde

sudan uzaklat&r&lmas&d&r.

Mex+ + X OH Me(OH)x (k)


24/100


12

Bu nedenle, termik santral bacagaz& ar&tma nitesi at&ksular&nda ilk aamada

alkali eklenmesi bir zorunluluktur. Bu amala kullan&lan en yayg&n bazlar sodyum

hidroksit (NaOH) ve kalsiyum hidroksit (Ca(OH)2) tir.

1.3. Boyar Maddeler

'lk sentetik boyar madde 1856da kefedilmitir. 'lk olarak boya endstrileri

boya kromojeni (boyar maddenin renginden sorumlu temel atom dzeni) prensibini

kefetti. Bir iki istisna d&&nda bugn kullan&lan tm boyalar 1800lerde

kefedilmitir. Boya endstrisinin kapsam& ve geliimi ayr&lmaz ekilde tekstil

endstrisine ba#l&yd&. Dnya tekstil retimi 1990da tahmini 35x106 tondur. En

nemli iki tekstil lifi pamuk ve polyesterdir. Sonu olarak, boya reticileri retim

al&malar&bu iki lif zerinde yo#unlat&rm&t&r (Gordon ve ark., 1995).

Boyar maddeler 400nm-700nm aras&nda grnr && absorbe edebilme

yetenekleriyle karakterize edilir ve && absorbe ederek renkli grnrler. ok

de#iik yap&da olan ve de#iik amalarla kullan&lan bu bileiklerin eitlis&n&fland&rmalar&mevcuttur. Renklendiriciler iki byk gruba ayr&l&rlar;

'norganik Boyarmaddeler

Organik Boyarmaddeler

Renklendiriciler, ya boyalar ya da pigmentlerdir. Pigmentler su ortam&nda

znmemeleriyle karakterize edilirler. Di#er taraftan su ortam&nda tmyle

znebilen boyalar tekstil materyalleri, sa, t&rnak ve deri gibi eitli maddelere

uygulan&rlar (Zollinger H., 1991).Boyalar genellikle iki anahtar bileenden oluan kk molekllerdir.

Bunlardan kromofor grup, boyaya rengini veren grup; fonksiyonel grup ise boyan&n

kumata sabitlenmesini sa#layan gruptur (Correia V.M., Stephenson T. , Judd S.J.,

1994).


25/100


13

1.3.1. S)n)fland)rma Sistemleri

1.3.1.1. Kimyasal S)n)fland)rma

Boyalar iin en uygun s&n&fland&rma yntemi kimyasal yap&lar&na gre

s&n&fland&rmad&r ve birok avantaj&vard&r. ncelikle ait oldu#u grubun karakteristik

nitelikleri kolayl&kla anla&labilir olmas&, rne#in azo boyalar (gl, nitelikleri her

a&dan iyi, maliyet-etkinlik oran& ok iyi) ve anthrakinon boyalar (zay&f, pahal&),

ikinci olarak bir dzine kadar kullan&labilir grubun olmas& ve en nemlisi hem

sentetik boya kimyagerleri hem de boya teknolojisi uzmanlar& taraf&ndan en yayg&n

kullan&lan s&n&fland&rma yntemi olmas&d&r.

Boyar madde moleklleri, aromat&k yap& gibi, grnr && (400-750 nm

dalga boyunda) absorbe eden kromojen ve/veya oksokrom gruplar&n& iermektedir.

Kromojen gruplar, kromofor ad&verilen gruplar& ieren aromat&k yap&d&r. Kromofor

renk verici anlam&ndad&r ve kimyasal yap&lar&na gre 7 gruba ayr&l&rlar. izelge

1.2de bu gruplar belirtilmitir.

izelge 1.2. Kimyasal Yap&lar&na Gre Kromojen Gruplar (Baer ve ark.1990;Kurbanova ve ark., 1998)

Kimyasal Yap)Gruplar) erdikleri Ba,lar

i- Nitroso grubu -NO (veya = N-OH)

ii- Nitro grubu -NO2(veya =NO . OH)

iii- Azo grubu -N=N-

iv- Etilen grubu =C=C=

v- Karbonil grubu =C=O

vi- Karbon-azot grubu =C=NH ve -CH=N-

vii- Kkrt grubu =C=S ve -C-S-S-C-

Kromojenlerin tam olarak boyar madde zelli#i kazanabilmesi iin

oksokrom ad& verilen ikinci seri grup molekllerinin bilei#e ba#lanmas&

gerekmektedir. Oksokrom gruplar kromojene ba#lanarak hem renk iddeti hem de

renk denkli#ini artt&rmaktad&r. Bunlar genellikle NH2, -OH gibi tuz oluturan

gruplar veya bunlar&n trevi znebilir radikaller COOH veya SO3 Hd&r. Bu


26/100


14

oksokromozomlar, kromoforlar, kromojenler boyalar&n s&n&fland&r&lmas&nda rol

oynarlar, fakat OH, -NH2, -SO3 H, -COOH gibi radikaller boyalar&n kimyasal

s&n&fland&r&lmas&ndan sorumludurlar (Shreve, R.N., Brink, J.A., 1977).Boyar

maddeler boyama zelliklerine gre aa#&daki gibi s&n&fland&r&lmaktad&rlar

(Seventekin, N., 1988).

Bazik Boyarmaddeler

Substantif (Direkt) Boyarmaddeler

Diazolama Boyarmaddeleri

Asit Boyarmaddeleri

Mordan Boyarmaddeler

Kp Boyarmaddeleri

Suda znen Kp Boyarmaddeleri ('ndigosoller)

Reaktif Boyar Maddeler

Kkrt Boyarmaddeleri

'nkiaf (Naftol) Boyarmaddeleri

Oksidasyon Boyarmaddeleri Ftalogen Boyarmaddeleri

Dispersiyon Boyarmaddeleri

Pigment Boyarmaddeleri

Bazik boyarmaddeler katyonik boyarmaddeler olup, renkli bir katyon ile

renksiz bir anyondan ibarettir (Seventekin, N., 1988).

1.3.1.2. Kullan)m yada Uygulama Metotlar)na Gre S)n)fland)rma

Reaktif Boyalar: Bu boya formu liflere kovalent ba#larla ba#lan&r, genelde

pamuk, bunun yan&nda kk apta yn ve naylonda da kullan&l&r. Ticari olarak

1956da piyasaya &kan bu boya tr, basit boyama yntemiyle y&kanmaya kar&ok

yksek oranda dayan&kl&l&k sa#lam&t&r. Direkt boyalara gre reaktif boyalar&n market

avantaj&kimyasal yap&lar&n&n daha basit olmas&ve boyaman&n daha parlak olmas&d&r.

Yksek safl&ktaki reaktif boyalar, tekstilde jet bask& ileminde zellikle pamuk iin


27/100


15

kullan&l&r (Gregory ve ark. 1983).

Dispers Boyalar:Bunlar suda znmeyen anyonik boyalard&r ve hidrofobik

liflerin boyanmas&nda kullan&l&r. Etkili olarak polyester zerinde, daha kk lekli

olarak da naylon, selloz, selloz asetat ve akrilik lifler zerinde kullan &l&r.

Elektronik foto#raf&l&k sektrnde, termal transfer bask& ve termal transferle boya

yayma ilemlerinde dispers s&n&fa dahil boyar maddeler kullan&l&r.

Direkt Boyar Maddeler: Bu suda znebilir anyonik boyar maddeler,

ncelikli olarak pamuk, yeniden retilmiselloz, ka#&t ve deri boyamada, daha az

oranda da naylonda kullan&l&r.

Diazolama Boyar Maddeleri, moleklnde diazolanabilecek serbest NH2

grubu ieren baz& substantif boyar maddeler lif zerinde diazolama ve uygun bir

kenetleme komponentiyle molekl byterek yahasl&klar&ykseltebilmektedir. Bu

tip boyarmaddelere diazolama boyarmaddeleri ad& verilmektedir (Seventekin, N.,

1988).

Vat Boyar Maddeler: Suda znmeyen boyar maddeler o#unlukla

sellozik liflere uygulan&r. Uygulamada alkali (genelde sodyum hidrojenslfr

kullan&l&r) banyosundan geirilmizlebilir ve renksiz haldeki tuzlar&kullan&l&r.

Slfr Boyar Maddeler:Sodyumslfidi indirgen madde eklinde kullanarak

alkali banyosundan geirildikten sonra pamuk zerine uygulan&r. Say&sal olarak

olduka kk bir boyar madde grubudur. Dk maliyet ve y&kanmaya kar&

gsterdi#i yksek diren bu boyar maddeyi ekonomik a&dan nemli bir s&n&f yapar.

Bununla birlikte evresel gra&s&ndan da dezavantajl&bir gruptur (Hunger, 2003).

Katyonik (Bazik) Boyar Maddeler: Suda zlebilen katyonik boyar

maddeler, ka#&t, modifiye edilmi naylon ve polyester zerine uygulan&r. Bu grup

suda zlr ve zelti ierisinde renkli katyonlara ayr&l&r. Bu nedenle s&ka katyonik

boya ad&yla da an&l&rlar. Baz& bazik boyalar biyolojik aktivite gsterirler ve t&pta

antiseptik olarak kullan&l&rlar.

Asit Boyar Maddeler: Anyonik ve suda znebilen bu boyalar, naylon,

yn, ipek ve modifiye edilmiakrilik zerinde kullan&l&r. Bunun yan&s&ra belirli bir

lde ka#&t, deri, jet boyama, yiyecek ve kozmetik alanlar&nda da kullan&l&r.


28/100


16

Mordan Boyar Maddeler, metal iyonlar&(genellikle krom) ile i kompleks

oluturabilen asit boyarmaddelerdir. Bu boyarmaddeler bir yandan asit

boyarmaddelerinde oldu#u gibi elektrostat&k ekim kuvvetleri ile di#er yandan metal

iyonlar& vas&tas&yla koordinatif olarak protein liflerine ba#land&ndan, elde edilen

boyamalar&n yave &&k hasl&klar&yksektir (Seventekin, N., 1988).

Kp Boyar Maddeleri, suda znmeyen boyarmaddeler olup boyama

amac& iin bazik ortamda indirgenmek suretiyle suda znr hale getirilir ve bu

haliyle boyama yap&l&r. Boyamadan sonra lif zerinde oksidasyona tabi tutularak

tekrar znmez hale getirilir. Yksek &&k ve yahasl&gsteren boyarmaddelerdir


ndigosoller,indirgenmikp boyarmaddelerinin H2 SO4 ile yapm&olduklar&

esterlerin sodyum tuzlar&olup suda znmektedirler. Bu boyarmaddeler ile boyama

yapt&ktan sonra sabunlat&rma ve oksidasyon ilemi yaparak znmez, kp

boyarmaddesi ekline dntrlrler (Seventekin, N., 1988).

Kkrt Boyar Maddeleri, suda znmeyen boyarmaddeler olup boyama

amac& iin bazik ortamda Na2S ile indirgenerek suda znr hale getirilir.

'ndirgenmi haliyle boyama yap&ld&ktan sonra oksitlenek tekrar znmez hale

getirilmektedir. Fiyatlar&n&n ucuz olmas&, hasl&klar&n&n iyi olmas& nedeniyle pamuk

boyamac&l&nda ok kullan&lan bir boyarmadde grubudur. Ancak renkleri matt&r


nki*af Boyar Maddeleri, suda znen iki komponentin (Naftolat ve

Diazonyum tuzu) lif zerinde birlemesiyle oluan azo boyarmaddeleridir.

Komponentlerin her biri yaln&z balar&na suda znrlerken lif zerinde

birletiklerinde suda znmez hale gelmektedirler. Bu nedenle de ya hasl&klar&

yksektir (Seventekin, N., 1988).

Oksidasyon Boyar Maddeleri, kk molekll ara maddelerin (aromat&k

aminler) asidik ortamda oksidasyonu sonucu lifler zerinde oluturulan

boyarmaddelerdir (Seventekin, N., 1988).

Ftalogen Boyar Maddeleri,'soindol trevlerinin metal veya metal tuzlar&yla

oluturmu oldu#u boyarmaddelerdir. Suda znmeyen ftalosiyaninler pigment

boyarmaddesi olarak basmac&l&kta ve sentetik liflerin lif ekimleri s&ras&nda


29/100


17

boyanmas&nda kullan&lmaktad&rlar. Slfo grubu ieren suda znen fitalosiyanin

boyarmaddeleri ise substantif boyarmaddesi olarak kullan&lmaktad&rlar (Seventekin,

N., 1988).

Dispersiyon Boyar Maddeleri, suda eser miktarda znebilen, bu nedenle

sudaki dispersiyonlar&halinde uygulanabilen boyar maddelerdir. Bu boyarmaddeler,

boyama ilemi s&ras&nda dispersiyon ortam&ndan hidrofob elyaf zerine difzyon

yolu ile ekilmektedirler (Baer ve ark. 1990).

Pigment Boyar Maddeleri, suda znmeyen boyarmaddeler olup liflere

kar& herhangi bir afinitesi de yoktur. Bunlar&n lifleri boyamas&, boyarmadde

pigmentinin life bir yard&mc& madde (binder) arac&l&yla yap&t&r&lmas& eklinde

olmaktad&r (Seventekin, N., 1988).

znen Boyar Maddeler:Bunlar suda znmeyen fakat baka zeltiler

iinde znebilen, slfonik asit, karboksilik asit grubu gibi zlebilir kutuplardan

yoksun boyalard&r. Plastikler, benzin, ya#lar ayr&ca hidrokarbonlar veya ya#

asitlerinin esterlerini ieren hayvansal ve petrol rn ya#l& maddelerin

renklendirilmesinde kullan&l&r.

Boyalar&n kullan&mlar&na gre s&n&fland&rmas& izelge 1.3de zetlenmitir.

Ayr&ca izelgede yer almamas&na ra#men boyalar, t&p ve elektronik gibi ileri

teknoloji uygulamalar&nda da kullan&l&r.


30/100


18

izelge 1.3. Kullan&m *ekline Gre Boyar Maddelerin S&n&fland&r&lmas& (Hunger,2003).

S)n)f Ba*l)ca Uygulanan Maddeler Uygulama Metodlar)Asit

Naylon, yn, ipek, ka#t, mrekkepve deri

Genelde ntrden asidik boyabanyolar#ile

Azoik ierikteve Dzende

Pamuk, yapay ipek, selloz asetatve polyester

BazikKa#t, modifiye naylon, polyester vemrekkep

Asidik boya banyosundanuygulan#r

DirektPamuk, yapay ipek, ka#t, deri venaylon

Ntr veya ok az alkalibanyosundan (eklenmi$elektrolitieren) uygulan#r

Dispers

Polyester, poliamid, asetat, akrilik

ve plastik

Yksek s#cakl#k ve bas#n alt#ndas#v#yay#l#m#veya d$k #s#data$#ma yntemi: desteklenerekpi$irilir veya #s#yla sabitlenir.

FloresanParlakl#kVerici

Sabunlar ve deterjanlar, tm lifler,yalar, boyalar ve plastikler

Solsyon, yay#l#m veya bir ktleierisinde ask#da halde

Yiyecek, 'ki veKozmetik

Yiyecekler, iecekler ve kozmetikler

Mordant Yn, deri, oksitlenmeyen alminyum Krom tuzlar#ile birle$meOksidasyonBazl#

Sa, krk ve pamukAromat#k aminler ve fenollerinmadde zerinde okside olmas#

Reaktif Pamuk, yn, ipek ve naylonIs#ve pH etkisi alt#nda lif zerindekifonksiyonel grubun boyan#n aktiftaraf#yla kovalent baolu$turmas#.

znenPlastik, benzin, vernik ve cilalar,cam boyalar#, mrekkep, hayvansalve fosil kaynakl#yalar

Substrat ierisinde zlme

Slfr Pamuk ve yapay ipekBir tank ierisinde aromat#kmaddeye sodyum slfit eklenir vezlmez slfre oksitlenir.

Vat Pamuk, yapay ipek, yn

Suda zlmeyen bu boyalarsodyum hidrojen slfr ilezlebilir hale gelir, lif zerindebiter ve yeniden oksitlenir.

1.3.2. Boyar Madde eren At)k Sular)n evre zerine Etkisi

(Banat ve ark. 1996), yapt&klar& literatr taramas&ndaki bilgilere gre, boyar

maddelerde bulunan sentetik organik pigmentlerin kompleks kimyasal yap&lar&ndan

dolay& boyar maddeler mikrobiyolojik y&k&lmaya dayan&kl&d&r ve uzun y&llar

bozunmadan kalabilmektedirler. Boyar maddeler gn &&nda, suda, sabunla v.b.

ekilde bozunmaya u#ramazlar ve boyar madde ieren at&k sular&n iyiletirilmesi

zordur. Boyar madde ieren at&k sular do#al bir su ortam&na kar&t&klar&zaman &&n

yans&mas&na neden olduklar& iin &&n suya giriini engellerler. Bu yzden


31/100


19

fotosentezi aksi ynde etkilerler. Toksisite de#erlerinden dolay&toplu bal&k lmleri

gibi do#al ortamlar&nda yaamakta olan canl&lara etki ederler. Ortam&n floras&n&n ve

faunas&n&n de#iimine yol a&p ekolojik dengenin bozulmas&na neden olurlar.

Memeli hayvanlarda azo boyalar&n indirgenmesi ba#&rsaktaki baz&bakteriler

ve karaci#erdeki hepat&k enzimler taraf&ndan gerekletirilmektedir. 'ndirgenme

sonucu ortaya &kan aromat&k yap&daki molekller canl&ya toksik etkide

bulunmaktad&r (Rafii ve ark. 1995). Mikroorganizmalar taraf&ndan do#ada boyar

madde molekllerinin degradasyonu yava olmaktad&r. Yani boyan&n yksek

deriimleri kal&c&d&r ve akmle olmaktad&r. Bununla beraber, oluabilecek herhangi

bir indirgenme, aromat&k aminler gibi (C6H5-NH2) toksik olan, evreye uyumsuz

kk molekllerin ortaya &kmas&na neden olabilir (Talarposhti ve ark. 2000).

evresel ve kimyasal tzkler 30 y&ldan daha uzun sredir var. Bat&Avrupa

Boyar Madde retim Endstrisi y&llarca boyalar&n toksikolojik ve ekolojik zellikleri

zerine arat&rmalar yapm&t&r. Sonu olarak bugn Avrupada boya reticilerinden

rettikleri her maddenin potansiyel zararlar&n& belirtmeleri ile ilgi birok kanun ve

dzenleme vard&r. Toksikolojik al&malar, boyalar&bir ok ynden ele al&r; ncelikli

olarak 1) Akut Zehirlilik, 2) Deri ve gz tahrii, 3) Tekrarlanan uygulamalar sonucu

zehirlilik, 4)Hassaslat&rma, 5) Mutajen zelli#i, 6) Kanserojen zelli#i.

Akut Zehirlilik. 'lk ad&m olarak, boyar maddenin akut zehirlili#i

67/548/EEC say&l&AB direktiflerine gre uygun olan deney ve de#erlendirmelerden

geirilir. Cilt ve gz tahrii de dahil olmak zere akut etkilerini ieren veriler

belirlenir (Anliker, 1989).

Hassasla*t)rma. Tekstilde kullan&lan boyar maddelerden kaynakl& deri

reaksiyonlar& dermatologlar taraf&ndan tespit edilmitir (Hatch ve ark. 2000). Bu

noktadan hareketle baz& reaktif boyar maddeler tekstil iilerinde, deride temasla

oluan dermatitis, alerjik iltihaplar, burun iltihab&, mesleki ast&m veya di#er alerjik

reaksiyonlara neden oldu#u anla&lm&t&r. izelge 1.4de grld# zere 21 eit

reaktif boyar maddenin alerjik semptomlara yol at&tespit edilmitir.


32/100


20

izelge 1.4. Solunum Yollar& ve Deride Tahrie Neden Olan Boyar Maddeler(Hatch, 1984; Hatch ve ark. 1998; Hatch ve ark. 2000).

C.I. AdReactive Black 5 Reactive Orange 4 Reactive Orange 91Reactive Blue 114 Reactive Orange 12 Reactive Red 29Reactive Blue 204 Reactive Orange 14 Reactive Red 65Reactive Violet 33 Reactive Orange 16 Reactive Red 66Reactive Yellow 25 Reactive Orange 64 Reactive Red 123Reactive Yellow 39 Reactive Orange 67 Reactive Red 219Reactive Yellow 175 Reactive Orange 86 Reactive Red 225

Riski azaltmak iin, toz boyar maddenin oluturaca#& tehlikeden, boyar

maddeyi s&v&halde kullanarak veya uygun kiisel koruma ekipmanlar& ile ka&nmak

gerekir. Dispers boyar maddeler, e#er poliamid yada yar&-asetat zerinde boyanm&sa

alerjik deri reaksiyonu oluturma potansiyeli vard&r (Wattie, 1987).

Almanya Tketiciyi Koruma Enstits, ticari olarak ula&labilir dispers boyar

maddeleri de#erlendirmeye alarak izelge 1.5te belirtilen dispers boyar maddelerin

sa#l&k a&s&ndan tketiciler iin risk ta&d&na kararlat&rm& ve k&yafetler zerinde

kullan&lmamas&n&nermitir.

izelge 1.5. Tketiciler zerinde Sa#l&k A&s&ndan Risk Ta&yan Dispers BoyarMaddeler (McKay, 1996).

C.I. Ad C.I. No

Disperse Blue 1 64500Disperse Blue 35Disperse Blue 106 11935Disperse Blue 124 111938Disperse Yellow 3 11855Disperse Orange 3 11005Disperse Orange 37/76Disperse Red 1 1110

Bu zamana kadar hibir lkede kullan&m&n yasaklanmas&yla ilgili herhangi bir

yasal zorunluluk yoktur. Sadece baz&organizasyonlar, Uluslar aras&Tekstil Ekolojisi

Test ve Arat&rma Kurumu (ko-Tex) gibi, baz& boyar maddelerin eco-etiketlerini

kabul etmemektedir (ko-Tex Standarts, 2000).

Mutajen zelli,i. Baz& boyar maddeler potansiyel mutojendir. Maddenin

mutojen zelli#ini tahmin etmede kullan&lan ncelikli yntem Ames Testidir. Bakteri

tabanl& bir test yntemidir. Azo boyar maddelerin mutajen zelli#ini belirlemede,

Ames testinden tretilen ve daha kesin sonular veren Prival Test yntemi


33/100


21

gelitirilmitir.

Kanserojen zelli,i.Boyar maddelerin akut veya k&sa dnem etkileri genel

olarak iyi bilinen bir konudur. al&ma ortam&nda havada bulunan kimyasal madde

konsantrasyonunu belirlenen s&n&r de#erlerin alt&nda tutarak ve bu maddelerle fiziksel

temastan ka&narak ortam& kontrol alt&nda tutulabilir. Di#er yandan kronik etkiler

uzun y&llar yap&lan deneysel al&malar sonunda ancak ortaya &kartabilmektedir.

Boyar madde retimi s&ras&nda ve baz& uygulama noktalar&nda al&an iilerde,

zellikle mesane blgesinde istat&ksel olarak yksek oranda iyi huylu ve kt huylu

tmr tespit edilmitir, bu kay&tlar 1930-1960 y&llar&aras&nda boyar madde retimi

yapan lkelerde belirlenmitir (Heuper, 1969; Gregory, 1991). Hayvanlarla yap&lan

testlere gre baz&boyar maddelerin kanserojen olduklar& kan&tlanm&t&r ve insanlar

zerinde de muhtemel kanserojen olduklar&belirlenmitir. izelge 1.6da hayvanlar

zerindeki kanser yap&c&etkileri belirlenmive insanlar zerinde de potansiyel tehdit

tekil eden boyar maddeler listelenmitir.

izelge 1.6. Potansiyel Kanserojen Boyar Maddeler (IARC, U.S. National

Toxicology Program, EU Directive).C.I. Ad C.I. No Kimyasal Snf

Snflandrma

IARCa

NTP EECc

Acid Dye 16155 Azo 2B

Acid Red 26 16150 Azo 2B

Acid Violet 49 42640 Trifenilmetan 2B

Basic Yellow 2 42100 Ketonimine 2B

Basic Red 9 42500 Trifenilmetan 2B B Kat. 2

Basic Violet 14 42510 Trifenilmetan 2B

Disperse Orange 11 60700 Anthraquinone B

Disperse.Blue 1 64500 Anthraquinone 2B B Kat. 2

Solvent Yellow 1 11000 Azo 2B Kat. 2

Soivent Yellovv 2 11020 Azo 2B BSolvent Yellow 34 41001:1 Difenilmetan 2B(a) Uluslararas& Kanser Arat&rma Ajans& (IARC): 2B: insan zerinde muhtemel kanserojen etki(IARC).(b) Birleik Devletler Toksikoloji Program&, 9. NTP Raporu, B: insanda kanserojen etkisi beklenen(U.S.National Toxicology Program).(c) EEC Ek 1: Kat. 2: insana kanserojen etkisini gsteren yeterli kan&t olmas&. (EU Directive)(d) Grup l olarak s&n&fland&r&lan rn (insan zerinde kanserojen etki).


34/100


22

1.4. Boyar Maddelerin Giderimi in Kullan)lan Yntemler

Literatrde tekstil at&ksular&n&n renk gideriminde kullan&lan zel bir ar&tma

prosesi gsterilmemekle birlikte genellikle o#u uygulanabilir metotlar&n bileimi

kullan&lmaktad&r. Bu metotlarla elde edilen renk giderim veriminin at&ksudaki boya

trne ba#l&olarak de#iiklik gstermesi, at&ksulardan renk giderimi iin en uygun

yntemin seimini daha da zorlat&rmaktad&r (Kapdan ve ark. 2000).

Gemite tekstil endstrisi at&ksular&n&n ar&t&m&iin belediye ar&tma sistemleri

kullan&lm&t&r. Bu sistemler boya giderimi iin test edilip gelitirilmitir. Bununla

birlikte o#u etkili metotlar, daha az hassas direnli sentetik boyalar&n gideriminde

yetersiz kalm&t&r. ncelikle bu metotlar, kullan&lan fiziksel ve kimyasal ar&tma

proseslerine dayal&d&r ve zaman zaman da biyolojik ar&tma ile birlikte

kullan&lmaktad&r (Banat ve ark. 1996). At&k suyun eidine gre kullan&lacak olan

yntem de#imektedir. Uygulanabilecek bu yntemler kimyasal, fiziksel,

f&zikokimyasal, biyolojik yntemler olarak ayr&l&r (Talarposhti ve ark. 2001;

Robinson ve ark. 2001).

1.4.1. Kimyasal Yntemler

Kimyasal olarak kullan&lan en yayg&n renk giderimi yntemleri oksidasyon ve

koagulasyondur.

Kimyasal oksidasyon, bilei#in oksidasyon halinin artt& bir prosestir.

Kimyasal indirgeme ise, bilei#in oksidasyon halinin azalmas& olarak tan&mlan&r.

Organik bileiklerin oksidasyonunda oksijen ilavesi, hidrojen uzaklat&rmas&,elektron uzaklat&rmas& reaksiyonlar& gerekleir. Oksidasyon uygulama kolayl&

a&s&ndan tercih edilmesinin yan&nda yksek bir iletme maliyeti vard&r. En nemli

oksitleyici ajan H2O2dir. Bu ajan&n UV &&gibi tetikleyici bir etkiye ihtiyac&vard&r.

Kullan&lan di#er kimyasal ilemler ise; H2O2-Fe(II) tuzlan (Fenton Reaktifi),

ozonlama, fotokimyasal ilemler, sodyum hipoklorit (NaOCl), elektrokimyasal

paralama olarak s&ralanabilir (Hsu ve ark. 1998; Robinson ve ark. 2001).


35/100


23

Genellikle tm yzeysel sular, evsel ve endstriyel at&ksularda bulunan ask&da

kendili#inden kelemeyen taneciklerin, fiziksel ve kimyasal etkilerle bir araya

getirilmesi ilemi Koaglasyon (p&ht&lat&rma), bir araya gelen bu maddelerin

yumak haline getirilmesi ilemi ise Floklasyon (yumaklat&rma).

Kimyasal koaglasyon su art&m&nda anyonik ve organik. bileiklerin, renk,

bulan&kl&k ve ask&da kat&maddelerin, zararl&bakterilerin ve patojenlerin, koku ve tad

oluturan maddelerin, alg ve planktonlar&n giderilmesinde kullan&l&r (*engl ve ark.,

1995).

Ozonlama ve klorlama yntemleriyle de rengin tamamen giderilmesi

mmkndr. Ancak ozon retiminin ekonomik olmamas&, &k& suyunda ozon

miktar&n& artt&rmas&, klorlama sonucunda da karsinojen klorlu organik bileiklerin

meydana gelmesi bu metotlar&n kullan&m&n&k&s&tlamaktad&r. Ancak, normal dzeyde

ve yksek dzeydeki kuvvetli at&k sular iin ozonasyon rengi gidermek iin yeterli

grlmesine kar&n bulan&kl&l& gidermek iin yeterli de#ildir (Dani, ., ve ark.,

1998).

1.4.2. Fiziksel Yntemler

At&k sulardan renk giderimi iin kullan&lan fiziksel yntemler; adsorpsiyon,

memran filtrasyonu, elektrokinetik koaglasyon ve iyon de#iimini kapsamaktad&r

(Liu, R., ve ark., 2000).

Adsorspsiyon prosesi tamam& ile adsorban yani tutucu-toplay&c& maddenin

mikrokristal yap&s&na ba#l&d&r. Mikrokristallerin birbirine ba#lanmas&n& yzeysel

fonksiyonel gruplar sayesinde olur (Yonge ve Keinath, 1986). Adsorpsiyon ilemial&c&-verici mekanizmas& eklinde, yzeysel fonksiyonel gruplar&n adsorbat

moleklne elektron vermesiyle geliir. Adsorban yzeyindeki bu fonksiyonel

gruplar&n konumu, adsorban/adsorbat ba#lar&n&n ekline ve dolay&s& ile ilemin

kimyasal m&fiziksel mi olaca#&n&belirler.

Fiziksel adsorpsiyonda Van Der Waals ve fiziksel ba#lar oluur ve ilem

tersinirdir. Polarizasyon gibi elektron transferi gereklemez, (batakl&k kmr, tala,

uucu kl, kil, m&s&r pskl, pirin kabu#u vs.). Di#er yandan, kimyasal


36/100


24

adsorpsiyon iyonik ve kovalent ba# formlar&n& ierir, yksek enerji gereksinimi

vard&r ve tersinmez bir prosestir (iyon de#itirme, elektrokinetik koaglasyon gibi

ilemler) (McKay, 1996). ok spesifik bir prosestir, genibir &s&aral&nda olumas&

mmkndr, bunun yan&nda fiziksel proses daha dk &s&larda gerekleir.

Adsorpsiyon sistemleri ierisinde, her iki yntemde analizler ve materyal

zelliklerin &&nda uygulanabilir yntemlerdir.

Adsorpsiyon at&k sulardan boyarmadde, pestisit, fenol vb. gibi eitli

znebilir organik maddelerin gideriminde kullan&ld& gibi ime suyundan do#al

renk, koku, tat unsurlar&n& gidermek amac&yla da uygulanabilir. At&k su ar&t&m&nda

adsorban olarak genellikle granle aktif karbon (GAC) kullan&lmaktad&r. Ancak

eldesinin ve rejenerasyonunun olduka pahal& olmas&, GACnin kullan&m&n&

k&s&tlamaktad&r. Adsorpsiyonla renk gideriminde yayg&nlat&r&lmas& ve gelitirilmesi

iin adsorpsiyon kapasitesi yksek, elde edilmesi kolay, rejenerasyon gerektirmeyen,

ucuz adsorban maddelerin bulunmas&gerekmektedir (Yeh, R., ve ark., 1995).

S&v&faz adsorpsiyonu, ask&da kat&lar&n, koku, organik madde ve ya#lar&n sulu

ak&mlardan giderilmesi iin etkili bir teknik oldu#unu gstermitir. Aktif karbon, bu

prosesler iin olduka yayg&n kullan&lan bir adsorband&r fakat organik maddelerin

adsorpsiyonu iin yksek bir kapasiteye sahip olmas&na kar&n maliyeti olduka

yksektir. Kmr, uucu kl, odun, silikajel, bentonit kili, m&s&r sap&, Hindistan

cevizi kabu#u, pirin kabu#u ve pamuk at&klar& renk giderimi iin eitli

verimliliklerde uygulanm&t&r (Juang, R.S., 1997).

Koaglasyon (p&ht&lat&rma) prosesi, znmeyen boyalar& etkin olarak

giderir rne#in dispers boyalar gibi, ancak znebilir boyalar iin etkin de#ildir.

Koaglasyon prosesi boyunca olduka fazla miktarda amur oluur, oluan bu amur

da tek ba&na bak&ld&nda bir kirleticidir ve ar&t&m maliyetini artt&r&r (Dani, ., ve

ark., 1998).

'yon de#iimi yntemiyle de renk giderimi sa#lanabilmesine ra#men,

ekonomik nedenlerden dolay& bu yntemler yayg&n olarak uygulanamamaktad&r

(Kuo, W.G., 1992).


37/100


25

1.4.3. Biyolojik Yntemler

rkl mantarlar, enzimlerle (lignin peroksidaz ve mangan peroksidaz

gibi) boyar maddeleri indirgeyebilmektedirler. Bu ama iin kullan&lan di#er

enzimler glikoz-1-oksidaz ve glikoz-2-oksidaz gibi lakkaz ve bir fenoloksidaz enzimi

ile birlikte, H2O2reten enzimlerdir. Bu enzimler ayn&zamanda lignin degradasyonu

iin kullan&lan enzimlerdir (Robinson ve ark. 2001).

(Banat ve ark.1996) bildirdiklerine gre, azo boyar maddeler ticari olarak en

fazla retilen boyalard&r ve mikroorganizmalar taraf&ndan paralanamamaktad&r.

Fakat bu boyar maddeler Phanerochaete chrysosporium taraf&ndan degrade

edilebilmektedir. Phanerochaete chrysosporium gibi di#er mantarlar&n da boyar

madde ieren at&k sular& renksizletirdikleri de arat&rmac&lar taraf&ndan

gsterilmitir.

De#iik ortamlardan al&nan mikrobiyal kltrlerin kar&&m&n&n boyar madde

molekllerinin ift azo ba#l&kromofor gruplar&n&paralayarak 15 gnde at&k suyun

renksizletirildi#i gsterilmitir. Bir boyar madde kar&&m&n&n biyofilm ve serbest

byme ortamlar&nda anaerobik bakteriler taraf&ndan 24-30 saat iinde renksizleti#i

ispatlanm&t&r. Bakterilerin azo boyar maddeleri metabolize etme yetenekleri birok

arat&rmac&taraf&ndan halen arat&r&lmaktad&r (Banat ve ark. 1996).

Anaerobik sistemler, azo ve di#er suda znebilen boyar maddelerin

giderimini sa#layabilmektedirler. Bu ilem, aerobik sistemlerdeki serbest molekler

oksijen yerine, hidrojeni kullanan oksidasyon-redksiyon reaksiyonlar& ile

gereklemektedir. Anaerobik y&k&m metan (CH4), karbondioksit (CO2) ve hidrojen

slfr (H2S) oluumu ile sonulanmaktad&r (Metcalf ve ark. 2003).Azo boyar maddeler mikrobiyal elektron zincirinin indirgenmi flavin

nkleotidleri iin oksitleyici ajan olarak rol oynamakta ve flavin nkleotidlerinin

oksitlenmesi ile ayn& zamanda indirgenir ve renksizletirilirler. Bu ilem meydana

gelirken, etkin bir renksizletirme iin ilave bir karbon kayna#&na ihtiya duyulur.

Laboratuar lekli al&malarda ek karbon kayna#& olarak o#unlukla glikoz

kullan&l&r. Bu ek karbon kayna#&metana ve karbondioksite dnrken elektronlar

ortaya &kar. Bu noktada devreye son elektron tutucusu olarak azo boyar maddeler


38/100


26

devreye girer. Elektronlar boyar maddelerle azo ba#lar&paralamak zere reaksiyona

girerler ve renksizleme sa#lan&r.

Aerobik sistemlerin boyar maddeleri paralama yetene#i yoktur (Basibuyuk

ve ark. 1997a).

Anoksik ar&t&m ile nitrit (NO2-) ve nitrat (NO3

-)&n oksijensiz ortamda azot

gaz&na (Na) dnmlerim sa#lamak (denitrifikasyon) ve bu sayede at&k sudaki

azotun uzaklat&r&lmas& sa#lanmakt&r. Denitrifikasyon iin gerekli evre artlar&,

Nitrifikasyon iin gerekli artlarla hemen hemen ayn&d&r (Metcalf ve ark. 2003).

Anaerobik renksizletirme s&ras&nda oluan aromat&k aminlerin nitrat indirgeyici

bakteriler taraf&ndan degradasyona u#rad&klar&da gsterilmitir (Evans, 1988).

1.5. Adsorpsiyon ile Boyar Madde Giderimi

'nsanlar taraf&ndan gerekletirilen en kk bir aktivite do#al evre ile direkt

olarak ba#lant&l&d&r. Teknolojik geliim ile insan evresi temel bileenleri aras&ndaki

dengeyi korumak iin, itici g olacak uygun teknoljiler kullan&lmal& ki yer alt& ve

yer st su kaynaklar&, toprak ve hava yap&s&n&n sreklili#i ve geliimi sa#lans&n.

izelge 1.7.Adsorpsiyon Ba#lant&l&Tipik evresel Konular (Dabrowski, 2001).

Blgesel evre Sorunlar

Baca Gaz#Ar#t#m# SOx, NOxve civa emisyonlar#n#n uzakla$t#r#lmas#

znm$Madde GiderimiUucu Organik Bile$iklerin evre ortam#ndanuzakla$t#r#lmas#

At#ksu Ar#t#m#Organikler, Azot ve Fosfat giderimi, at#ksulardan besimaddesi uzakla$t#r#lmas#veya giderimi

'me Suyu Ar#t#m# 'me Suyu Ar#t#m#, 'leri At#ksu Ar#t#m#

Kurutucu Nemsizle$tirmeTeknolojileri

' Hava Kalitesi geli$tirilmesi, hava kirleticilerininuzakla$t#r#lmas#ve kurutucular taraf#ndan direktolarak mikroorganizmalar#n adsorpsiyon yntemiyleuzakla$t#r#lmas#yada ldrlmesi.

Global evre Sorunlar

Global Tehlike Kontrol Sera Etkisi yaratan gazlar#n (CO2, CH4, N2O)emisyon kontrol

Ozon Tabakas#n#n Bo$almas#Ozon Tabakas#n#zay#flatan emisyonlar#n kontrolerevesinde kloroflorokarbon gazlar#n#niyile$tirilmesi.

Adsorpsiyon at&k su ar&t&m&nda s&kl&kla kullan&lan bir ilem olmamas&na


39/100


27

ra#men, ar&t&lm& at&k sular&n daha iyi bir kaliteye sahip olmas& iin ileri ar&t&m

yntemi olarak kullan&lmaktad&r. Ama gelecek vadeden bir yntem olarak, zellikle

s&v& faz adsorpsiyonu, yani bir zeltide bulanan bir maddenin adsorban taraf&ndan

seici olarak adsorpsiyonu, ask&da kat&madde, koku, organik maddeler, a#&r metal ve

boyar madde gibi kirletici maddelerin gideriminde etkin bir yntem olarak kabul

edilmektedir (Wong ve ark. 2004). Bu ilem toksik ve biyolojik paralanmaya

dayan&kl& maddelerin gideriminde nemli bir yere sahiptir (Metcalf ve ark. 2003).

Yksek hacimlerdeki at&k sularda bulunan dk konsantrasyonlu kirleticilerin

gideriminde etkin ve dk maliyetli bir yntem olmas&da tercih sebebi olmaktad&r

(Aksu ve ark. 2001). Adsorpsiyonun nemli avantajlar&ndan biri de, geleneksel at&k

su ar&tma tesislerinden &kan fazla amur oluumunun bu ilemde grlmemesidir

(Ho ve ark. 1999; Dakiky ve ark. 2002). Geleneksel biyolojik at&k su ar&t&m tesisleri

de birer adsorpsiyon sistemi olarak kabul edilebilir. Ama bu tr sistemlerin verimini

s&n&rlayan baz&sorunlar vard&r (Liu ve ark., 2003):

1. Ask&da bulunan adsorban&n ilemden sonra sudan ayr&lmas&,

2. Adsorban sreklili#inin sa#lanmas&,

3. Kullan&lan adsorban&n geri kullan&m&.

Endstrilerde u anda kullan&lan ticari adsorban eitlerinin biro#u izelge

1.8de belirtilmitir.

izelge 1.8.Endstrilerde Kullan&lan Temel Adsorban Tipleri (Dabrowski, 2001)

Karbon Adsorbanlar Mineral Adsorbanlar Di!er Adsorbanlar

Aktif KarbonAktif Karbon Fiber

Mezokarbon Mikro tanelerKarbonlu nanometaryeller

Silika JelAktif Aluminyumoksit

Metal OksitlerMetal HidroksitlerZeolitKil Mineralleri'norganikNanomateryaller

Sentetik PolimerKompozit Adsorbanlar:

(kompleks mineral-karbon,Zn, Ca ierikli)Kar#$#k Sorbentler

Adsorpsiyon ilemini daha etkin ve az maliyetli bir hale getirmek iin bir ok

arat&rmac& ucuz ve yenilenebilir adsorbanlar bulmaya al&maktad&rlar. Maliyet

azal&m& ve etkinlik iin ngrlen yollardan biri adsorpsiyonun do#as&n&n

anla&lmas&d&r (Ho ve ark. 1999).


40/100


28

Ka#&t, plastik, yiyecek, kozmetik ve tekstil gibi sanayiler boyar maddeleri

kullanarak rnlerini renklendirmektedirler. Tekstil endstrisinde; a&k elyaf, iplik

retimi ve terbiyesi, dokunmu kuma terbiyesi, pamuklu tekstil ve benzerleri, yn

y&kama, terbiye dokuma, rg kuma terbiyesi, hal& terbiyesi, sentetik tekstil

terbiyesi gibi kurulular yer almaktad&r. Dolay&s&yla bu tr sanayilerden kaynaklanan

at&k sularda bulunan en nemli kirletici ierik boyar maddelerdir. Bir ok boyar

madde kompleks yap&s&ndan ve ksinebiyotik zelli#inden (biyokimyasal

paralanmaya dayan&kl&) dolay& geleneksel at&k su ar&t&m sistemleri ile

uzaklat&r&lamamaktad&r. Boyar maddelerin sularda neden olduklar& problemlerin

baz&lar&unlard&r (Slokar ve ark. 1998; Van Der Zee ve ark., 2001; Robinson ve ark.

2002):

Su yzeyini gne &&n&n ve di#er gerekli maddelerin geiini nleyecek

ekilde kaplamalar&ve bu nedenle fotosenteze aksi etkileri,

Sedimentlerde anaerobik olarak paralanmalar& sonucu ortaya &kan toksik

zellikteki aminlerin oluumu,

Ulat&klar&ortamlardaki flora ve faunaya do#rudan ya da dolayl&etkileri.

Sulardan boyar maddelerin uzaklat&r&lmas& iin kimyasal, fiziksel,

biyokimyasal metotlar uygulanmaktad&r. Biyokimyasal olarak, boyar madde ieren

sular&n renksizletirilmesi renge neden olan - C = C ve - N = N ba#lar&n&n

paralanmas&ile oluur ki bu ba#lar&n paralanmas&aromat&k halkalar&n olumas& ile

sonulan&r (Slokar ve ark. 1998). Boyar madde kullanan endstrilerde en geni ve

verimli fiziksel metot aktif karbon adsorpsiyonudur. Ama maliyeti ok yksektir. Bu

durum boyar madde gideriminden sonra aktif karbonun rejenerasyonunda gerekli

olan kimyasal maddelerden kaynaklanmaktad&r (Robinson ve ark. 2002). Bu sorun

birok arat&rmac&y& alternatif adsorban eitleri bulmak iin al&malar yapmaya

itmitir.

Adsorpsiyon ile renk giderimini etkileyen faktrlerden boyar madde ile ilgili

olanlar; Molekl yap&s&, molekle ba#l& gruplar&n yerleri, boyar maddenin sudaki

znrl#, boyar madde konsantrasyonudur. Bu faktrlere ek olarak, adsorban

yzey alan&, partikl bykl#, s&cakl&k, pH ve temas sresi de etkilemektedir

(Robinson ve ark. 2001). Ntr pH artlar&nda anyonik boyar madde molekl ile


41/100


29

negatif ykl aktif amur yzeyi aras&ndaki elektriksel itim gc adsorpsiyonu aksi

ynde etkilemektedir (Al Duri, 1996). Suda iyi znen boyar maddeler daha az

adsorbe olurlar. Buna en iyi rnek asidik boyar maddelerdir. znrlkleri

slfonlanma derecesi ile do#ru orant&l&d&r. Azo boyar maddeler iin de ayn& durum

sz konusudur. Monoazo boyar maddeler az, diazo boyar maddeler ise monoazo,

antrakinon, trioetoksazin ve phthalocyanineslere oranla daha fazla

adsorplanabilmektedirler. (Dohanyos ve ark. 1978; Al Duri, 1996; Churchley ve ark.

2000; Chu ve ark. 2002a; Yu ve ark. 2004).

Avrupa Birli#i evre ynetmeliklerine (Direktif 91/271, Birleik Krall&k,

U.K., 1997 tarihli evre politikas&) gre renk parametresi ncelikli kirletici olarak

kabul edilmektedir ve at&k sulardan renk uzaklat&r&lmas& zorunlu bir ilemdir

(Robinson ve ark., 2002). Ama lkemizdeki ynetmeliklerde u an iin at&ksulardan

rengin (boyar maddelerden kaynaklanan) uzaklat&r&lmas&yla ilgili bir art yoktur.

Ynetmeliklerimizde sadece k&ta ii su kaynaklar&n&n s&n&flar&na gre kalite kriterleri,

rekreasyon amac&yla kullan&lan k&y& ve deniz sular&n&n sa#lamas& gereken standart

de#erler ve deniz suyunun genel kalite kriterleri ile ilgili olarak renk parametresi

nemlidir. Ama boyar maddelerin giderimi ile ilgili bir art yoktur (Trk evre

Mevzuat&Ciltli, 1999).

Bu al&mada, birok endstrinin at&ksu bertaraf&nda, ileri ve yksek maliyetli

bir ar&t&m gerektirdi#inden, boyar madde giderimi iin uygun prosesler ile maliyeti

en alt seviyede tutacak sarf maddeleri denenecektir. Kullan&lacak adsorban demir

klorr amuru ime suyu ar&tma tesisi at& durumunda oldu#undan, verim elde

edilmesi durumunda iki ynl fayda sa#lanm&olunacakt&r.

1.6. Adsorpsiyon Teorisi

Bir fazda bulunan iyon ya da molekllerin, bir di#er faz&n yzeyinde

yo#unlamas&ve konsantre olmas&ilemi olarak tan&mlanmaktad&r (havada veya suda

bulunan kirleticilerin aktif karbon zerine adsorpsiyonu, kirlenmiolan havan&n veya

suyun iyiletirilmesinde s&kl&kla kullan&lan bir ilemdir). Birikim gsteren maddeye

adsorbat (adsorbate), adsorplayan kat&ya adsorban (adsorbent) denilmektedir. tip


42/100


30

adsorpsiyon eidi vard&r:

Fiziksel

Kimyasal

De#iim ('yon de#iimi gibi)

Fiziksel adsorpsiyon, molekller aras&dk ekim gcnden veya Van der

Walls kuvvetlerinden dolay& meydana gelmektedir. Adsorbe olan molekl kat&

yzeyinde belirli bir yere ba#lanmam&t&r, yzey zerinde hareketli bir durumdad&r.

Bununla birlikte, adsorbat adsorban&n yzeyinde birikir ve gevek bir tabaka

oluturur. Fiziksel adsorpsiyon genellikle geri dnmldr (tersinir).

Kimyasal adsorpsiyon ise daha kuvvetli glerin etkisi sonucu oluur

(kimyasal bileiklerin oluumu). Genellikle adsorbat yzey zerinde bir molekl

kal&nl&nda bir tabaka oluturur, molekller yzey zerinde hareket etmezler.

Adsorban yzeyinin tamam& bu mono molekler tabaka ile kapland&nda,

adsorban&n adsorplama kapasitesi bitmiolur. Bu tr adsorpsiyon ok nadir olarak

geri dnmldr (tersinmez). Adsorbe olan maddenin uzaklat&r&lmas& iin

(rejenerasyon) adsorban&n yksek s&cakl&klara kadar &

Documents

Bazı Endüstrilerden Çıkan Atık Çamurların Boyar Madde Gideriminde Adsorban Olarak Kullanılması