Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

tez sunumu

No description
by

berin tuncalı

on 7 December 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of tez sunumu


Bu çalışmada Eti Kırka Bor Maden İşletmesi’nde oluşan atık sulardan kimyasal koagülant yöntemi ile bor giderimi ve çeşitli parametreler incelenmiştir. Bu araştırmada Al (SO ) , MgCl , Mg(NO ) ,Na CO ve FeSO koagülantları kullanılmıştır. Bor, sülfat, AKM, ÇKMM, KOİ analizleri yapılmış, farklı pH değerlerinde borun giderimi incelenmiş, çözeltiyi bekletme süresi değiştirilmiştir. Optimum karıştırma koşulları için yapılan denemelerde hızlı karıştırma hızı 250 rpm 10 dakika, yavaş karıştırma hızı 25 rpm 30 dakikadır. Ardından ilk denemede cihaz kapalı konumda 1 saat, sonraki denemelerde 1 gece bekletilmiştir. Proses süresince farklı koagülant maddeleri ve dozajları uygulanmıştır. Denemeler sonucunda alüminyum sülfatın, giderim verimi diğer koagülantlara oranla daha iyi olduğu ve %25’lere kadar bor giderilebileceği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Bor, Koagülant, Atıksu 2 4 3 2 3 2 2 3 4 ÖZET In this study, with chemical coagulant method from water waste occurred in Eti Kırka Borax Plant, boron removal and several parameters are researched. Al (SO ) , MgCl , Mg(NO ) , Na CO , FeSO coagulants are used in this study. Boron, sulphate, Suspended Solid Amount, Settleable Solid Amount, Chemical Oxygen Requirement analysis are done, different pH values in boron removal are researched, solution waiting time is changed. Experiments done for optimum mixture conditions, quick mixture speed is 250 rpm for 10 minutes and slow mixture speed is 25 rpm for 30 minutes. In first experiment, device is waited for 1 hour turned off, and then waited for 1 night in next experiments. During process, different coagulant materials and dosages are applied. After experiments, it is seen aluminum sulphate’s removal efficiency is better than other coagulants, and it’s seen 25% boron can be removed.

Key Words: Boron, Coagulant,Water waste 2 4 3 2 3 2 2 3 4 Summary Su arıtımında sorpsiyon çözümlemeleri çalışmamız kapsamında bizlerden yardımını esirgeyemeyen danışmanımız Yrd. Doç. Dr. T.Ennil KÖSE’ye ve üniversite yaşantımız boyunca bilgi ve tecrübelerini bizlerle paylaşan tüm Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü öğretim üyelerine en içten teşekkürlerimizi sunarız.
Bizlere her zaman maddi ve manevi destek veren ve her zaman yanımızda olan ailelerimize de teşekkürlerimizi saygı ve sevgiyle sunarız. Teşekkür Bor mineralleri doğada tinkal, üleksit, kolemanit, kernit vb. gibi 200’den fazla türü bulunmaktadır. Bu türler, mineralin içerdiği Ca, Mg, Na ve su oranlarına bağlı olarak değişmektedir.
Su ortamından borun uzaklaştırılması için kullanılan metotlar arasında koagülasyon-çöktürme, adsorpsiyon, iyon değişimi ve ters osmoz sayabiliriz. 1.GİRİŞ Bu çalışmada,Eti Kırka Bor Maden İşletmeleri'nden alınan atıksulardan kimyasal koagülasyon metodu ile bor giderimi ve bu prosesi etkileyen farklı parametrelerin etkileri incelenmiştir.
Kimyasal çöktürme, atıksulardan askıda kalan katı maddelerden, organik ve inorganik partiküller gibi çeşitli kirleticilerin gideriminde kullanılan önemli bir prosestir. 2.BOR Bu bölümde bor hakkında bilgi verilecektir.

2.1. Bor Elementi
 
Bor, periyodik tabloda III A grubunda yer alan, B simgesi ile gösterilen, atom numarası 5, atom ağırlığı 10,81 olan, iki kararlı izotop B (%19,8) ve B (%80,2)’den oluşan metalle ametal arası yarı iletken özelliğe sahip bir elementtir. Yer kabuğunda ortalama 10 ppm, denizlerde ortalama 4,6 ppm bor bulunmaktadır. Doğada yaklaşık 230 çeşit bor minerali olduğu bilinmektedir.
Bor çeşitli metal veya ametal elementlerle yaptığı bileşiklerin gösterdiği farklı özellikler, bor bileşiklerinin birçok endüstride kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Bor, bileşiklerinde metal dışı bileşikler gibi davranır, ancak farklı olarak saf bor, karbon gibi elektrik iletkenidir. Kristalize bor, görünüm ve optik özellikleri açısından elmasa benzer neredeyse elmas kadar serttir (Altun,2005). 10 11 Elementel bor 1808 yılında Fransız Kimyacı Gay-Lussac ile Baron Louis Thenard ve bağımsız olarak İngiliz kimyacı Sir Humpry Davy tarafından bulunmuştur.
(http://bor.balikesir.edu.tr/bor.html#3. Bor’ un Tarihçesi)

Türkiye’de bor madenciliği 1865’de Compaigne Industrielle des Mazures tarafından Susurluk ilçesinin 9 km güneyinde, Aziziye köyündeki yatakta başlamıştır. 1956’da Emet yakınlarında bulunan kolemanit yataklarını Etibank’ın işletmeye başlaması ve 1971-1978’de bor madenciliğinin devletleştirilmesine kadar çeşitli yerli ve yabancı şirketler tarafından işletilmiş ve hiçbir katma değer elde edilmeden ham maden olarak ihraç edilmiştir. Türkiye’de bor madenlerinin devletleştirilmesinden sonra, Etibank madenlerde konsantratörlerin yanında, Bandırma ve Kırka’da bor cevherlerinden temel bor bileşiklerini üreten tesisler kurmuştur. (TÜBİTAK Bor Raporu,2002). 2.3. Elementel Bor Eldesi 2.4.Bor Elementinin Özellikleri 2.5. Bor Mineralleri ve Bileşikleri Elementel bor 1808 yılında Gay-Lussac ve Thenard tarafından B O ’in potasyum ile indirgenmesiyle elde edilmiştir.
Davy, elektrolize metalik bor elde etmiştir
Weintraub, 1909’da, iki bakır elektrot arasında oluşturulan bir elektrik arkından BCl ’ü geçirirken H ile indirgeyerek, % 99,8 saflıkta bor elde etmiştir. Bu bor, toz ve erimiş paletler halindedir.

2BCl +3H →2B+6HCl 3 2 2 3 3 2 Çizelge 2.1.Borun Fiziksel Özellikleri Çizelge 2.2.Borun Kimyasal Özellikleri Çizelge 2.3.Borun Atomik Yapısı Bor mineralleri değişen oranlarla B O içeren minerallerdir. Dünya bor minerali rezervler, başlıca üç kuşakta oluşmuştur.
ABD’nin Güneybatı Bölgesi – Mojave Çölü
Güney – Orta Asya Alp Kuşağı (Türkiye’nin de dahil olduğu kuşak)
Güney Amerika And Kuşağı
Ülkemiz bor mineralleri; dünya rezervinin 2/3'ünü oluşturduğu, dünya pazarlarında aranan özelliklerde ve kalitede olduğu, kullanıldığı yerlerin stratejik öneme sahip olduğu ve ikame edilemediği, madenciliği, zenginleştirme yöntemleri, bor türevleri, ihracat ve pazarlama ile ilgili literatürde birçok bilgi mevcuttur.
Konsantre bor üretimi, Eti Holding Eti Bor A.Ş.’ye ait Kütahya-Emet, Eskişehir-Kırka, Balıkesir-Bigadiç ve Bursa–Kestelek işletmelerinde gerçekleştirilmektedir Bor türevleri tesisleri ise yine Eti Bor A.Ş.’ye ait Kırka Bor Türevleri tesisinde Boraks Pentahidrat, Boraks Dekahidrat, Susuz Boraks, Bandırma Bor Türevleri tesisinde Boraks Pentahidrat, Boraks Dekahidrat, Borik Asit ve Sodyum Perborat üretimi şeklindedir (Altun,2005). 2 3 Çizelge 2.5.Ticari Bor Mineralleri
  Bor, normal olarak suda borik asit ve boraks iyonları halinde bulunur. Borik asit, çok zayıf ve özel yapıya sahip monobazik bir asit olup sulu çözeltide proton vermez fakat elektron alır (Lewis asidi) ve OH- iyonları tutar.
H BO + H O → B(OH) + H K=5,8.10 (25 C) (2.5)
Borik asidin iyonizasyon sabiti (K), konsantrasyonun artmasıyla büyür.
Borik asit, çok zayıf bir asit olduğundan borat iyonları protonlarla benzerlik gösterirler. Borat tuzu çözeltileri birkaç iyonik tür içerdiği halde tetraherdl B(OH) iyonları genellikle hakimdir. Çözeltiler alkali olup serbest borik asit içerirler.
B(OH) → H BO + OH (2.7)
Borik asit ve boratların sudaki çözünürlükleri sıcaklıkla artmaktadır. 3 3 2 4 - + - 10 o 4 - 4 - 3 3 - 2.6.Borun Suda Bulunma Şekli Çok geniş ve çeşitli alanlarda ticari olarak kullanılan bor mineralleri ve ürünlerinin kullanım alanları giderek artmaktadır. Üretilen bor minerallerinin % 10'a yakın bir bölümü doğrudan mineral olarak tüketilirken geriye kalan kısmı bor ürünleri elde etmek için kullanılmaktadır. (Devlet Planlama Teşkilatı, 1995) 2.7. Bor Ürünlerinin Kullanım Alanları 2.8.1.Havaya Olan Etkisi Sulardan ve atık sulardan bor giderimi için yapılan çalışmaların amacı borun giderilmesi ya da geri kazanılmasıdır. Diğer bir amaç ise çevre kirliliğinin önlenmesi ve bor kirliliği giderilen suların sulamada tarımsal amaçla kullanılmasının sağlanabilmesidir (Ünlü vd,2011). 2.9.Bor Giderimin Amaçları ABD standartlarına göre sulama suyundaki borun derişimi 0,7 ppm (mg/lt)’den fazla olması halinde, su bitkilere zararlı olmaya başlamaktadır. Diğer taraftan araştırmalara göre topraktaki bor derişimi 0,3 ppm’e kadar zararlı değişik faydalı hatta gerekli görülmektedir. Ancak, topraktaki bor miktarı bu oranı aşmaya başlarsa, bir kısım bitkiler bordan zarar görmeye başlamakta ve topraktaki bor 4 ppm’e ulaştığında artık hiçbir bitki yetişemez olmaktadır. 2.9.2. Endüstri 2.9.1. Tarım Bor, endüstrinin de bazı alanlarında problem teşkil etmektedir. Refrakter malzeme olarak kullanılan magnezyum oksit (MgO) veya magnezyum metalinin üretiminde kullanılan magnezyum klorürün (MgCl ) bor içeriği düşük olmalıdır (Bayar,2001). 2 2.8.Borun Çevre Ve Canlılar Üzerindeki Etkileri Bor, havaya, doğa ve endüstriyel kaynaklardan yayılmaktadır. Graedel'e (1978) göre doğal kaynakları okyanusları, volkanları ve jeotermal buharları içermektedir, EPA'ya (1987) göre ise bor bileşikleri antropojenik (insan etkinlikleri sonucu) kaynaklar şeklinde havaya karışmaktadırlar.(Karaömerlioğlu,2011) Borun suya etkisi iki açıdan olur. Birincisi, içme sularına etkisi; diğeri ise tarımsal sulara olan etkisidir. Bilhassa içme sularının yüksek oranda bor içermemesi insan sağlığı açısından önem arz etmektedir. İçme suları için, farklı bor sınır değerleri verilmektedir. Türkiye’de İnsani Tüketim Amaçlı Sular Hakkında Yönetmeliği’ne bor sınır değeri ise 1 mg/L 'dir. Bor toprakta özellikle borik asit veya borat olarak bulunur Bor, toprak parçacıkları üzerine absorbe edilmiş olabilir, serbest anyon olarak toprak çözeltisinde bulunabilir veya silikatların bir yapı taşını oluşturabilir. Topraklar genel koşullarda doygun çözeltilerindeki bor durumlarına göre az borlu orta borlu yüksek borlu, çok yüksek borlu topraklar olarak dört grup altında sınıflandırılmaktadır. Yüksek bor’lu topraklar 15 - 75 ppm bor içermekle ve çoğunlukla bitkiler için tehlikeli olmakta, çok yüksek borlu topraklar ise 75 ppm’den fazla bor içermekte olup bunlar bitkiler için tehlikelidir (Miçillioğlu,2010). Bor, bitki kökleri tarafından boraks iyonları halinde alınır. Genelde ortam pH’ı 6,3-6,5 olduğu zaman en yüksek düzeye ulaşan B alımı daha sonra büyük bir hızla azalır. Bitkiler kil içeriği yüksek topraklara göre kumlu topraklardan daha fazla bor alır. Bunun nedeni borun kil mineralleri tarafından adsorbe edilmesidir.(Bayar,2001). Hayvanlar üzerinde borun kanserojen etkisini saptamaya yönelik araştırmalar, borik asit ve boraksın genotoksik olmadığını göstermiştir. Bor bileşikleriyle temasın kansere yol açmadığı, genleri değiştirmediği ve yüksek yoğunluklarda bile kromozom düzensizliğine sebep olmadığı ispatlanmıştır.
Kronik etkilerin incelenmesi için yapılan çalışmalarda ağızdan alınan borun büyüme, ölüm oranı ve üremelerinde önemli bir etkisinin olmadığını göstermiştir. Hava yoluyla, 10 hafta boyunca 470 mg/m3 veya 24 hafta boyunca 77 mg/m3 maruz kalınan borun zararlı etkisi olmadığı bulunmuştur (Cantürk, 2002). 2.8.1.Havaya Etkisi 2.8.2.Suya Etkisi 2.8.3.Toprağa Etkisi 2.8.4.Bitkilere Etkisi 2.8.5.Hayvanlara Etkisi Bor bileşikleri; vücuda solunum ve sindirim yollarıyla veya mukoz membranlar aracılığı ile girer. Çözünen bor bileşikleri alınmasından sonra, beyin omurilik sıvısının derişimi artar, en yüksek derişimlere beyin, karaciğer ve yağ dokularında rastlanır. En fazla kemiklerde birikir. Genellikle üre, dışkı, süt ve ter ile vücuttan atılır Öldürücü doz çocuklar için 5-6 g, yetişkinler için ise 10-25 g'dır (Karaömerlioğlu,2011).
İnsanların beslenmesi açısından bor ise başta meyve ve sebzelerden olmak üzere yiyecek ve içecekler yoluyla günde 10-20 mg bor vücuda alınabilmektedir, içme suyunda bor için sınır değeri 5 mg/L olarak önerilmektedir (FAO,1985) 2.8.6.İnsanlara Etkisi Atık su arıtımı, çeşitli kullanımlar sonucu oluşan atık suların deşarj edildikleri alıcı ortamın fiziksel, kimyasal, bakteriyolojik ve ekolojik özelliklerini değiştirmeyecek hale getirmek için uygulanan fiziksel, kimyasal ve biyolojik proseslerin birini ya da birkaçını kapsamaktadır. Atık su içindeki kirleticilerin uzaklaştırılması amacı ile atık su karakterine göre birincil, ikincil ve ileri arıtma yöntemleri kullanılır. Çizelge 2.1. Dünya Bor Rezervi 933 252 ton/yıl 53 558 ton/yıl 1 688 686 ton/yıl 28 100 ton/yıl 900 000 ton/yıl Dünya bölgesel bor tüketimi(2008,ton bazında) Atık su arıtımı, çeşitli kullanımlar sonucu oluşan atık suların deşarj edildikleri alıcı ortamın fiziksel, kimyasal, bakteriyolojik ve ekolojik özelliklerini değiştirmeyecek hale getirmek için uygulanan fiziksel, kimyasal ve biyolojik proseslerin birini ya da birkaçını kapsamaktadır. Atık su içindeki kirleticilerin uzaklaştırılması amacı ile atık su karakterine göre birincil, ikincil ve ileri arıtma yöntemleri kullanılır. Her ne kadar askıda katı ve biyolojik olarak parçalanabilen organiklerin arıtımı için klasik ikinci kademe arıtma sistemleri yeterli olsa da deşarjın göl, nehir, dere veya hassas bölgelere yapılması durumunda daha fazla arıtım gerekmekte, bu da ileri arıtma sistemlerinin ilavesini zorunlu kılmaktadır. Kimyasal pıhtılaştırma, atıksuda elektrostatik yükleri sebebiyle bir araya gelemeyen kollaid maddelerin, kimyasal madde ilavesiyle bir araya getirilmesi olayıdır. Kimyasal çöktürme ise, atıksularda çözünmüş halde bulunan, toksik etki yapan maddelerin, kimyasal madde ilavesiyle suda çözünmeyen bileşikler haline getirilip çöktürülmesidir. Genel olarak kimyasal arıtmada FeCl , H SO , HCl, Ca(OH) , FeSO , alüm gibi kimyasal maddeler kullanılmaktadır (Kestioğlu, 2001). Kimyasal arıtma büyük miktarda inorganik karasu bileşenlerini giderirken, organik kirliliklerin giderilmesinde çok verimli değildir (Şengül vd., 2002) Çevre dostu, güvenilir ve uygun maliyetli olan biyolojik arıtmada, organik madde ve inorganik nütrientlerin giderimi sağlanmaktadır.Mikroorganizmaların atıksuya adaptasyonları ve fenolik maddelerin mikroorganimazları inhibe etmemesi, biyolojik arıtmada üzerinde önemle durulması gereken konulardır (Paraskeva ve Diamadopoulos, 2006; Kılıç vd.,2009 ). Genel olarak atıksulardaki askıda tanelerin temizlenmesi için koagülasyon, flokülasyon ve katı-sıvı ayırım yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Koagülasyon ve flokülasyon yöntemleri, herhangi bir sıvı içerisinde çökmeden askıda duran veya çok yavaş çöken ve bu nedenle bulanıklığa sebep olan ince boyutlu katı taneciklerin bir katkı maddesi vasıtasıyla bir araya getirilip hızlı çöktürülmesi işlemleridir. Ancak koagülasyonda taneciklerin salkımlaştırılması için ortama inorganik elektrolitler ilave edilir ve yüzey elektrik yükleri nötralize edilerek kararsız hale gelmeleri sağlanır. Flokülasyonda ise yüksek molekül ağırlıklı organik polimerlerin ortama ilavesiyle taneler arasında fiziksel bir köprü meydana getirilerek tanelerin salkımlaşmaları sağlanmaktadır.. 4.ATIK SU ARITIM YÖNTEMLERİ Mekanik temizlemede, büyük depolama tanklarında birikmiş olan atık sulardaki iri kirler önce tarak ve süzgeçlerle alıkonur, ince kirler ise çökme havuzlarında ayrılır. Izgaralar
Süzgeçler
Kum tutucuları 4.1.Fiziksel Arıtım Yöntemleri 3 2 4 2 4 Adsorpsiyon
Oksidasyon
Koagülasyon Flokülasyon Çöktürme
Dezenfenksiyon (http://www.tumaylar.com.tr/atik-su-aritma-kimyasallari.html) 4.2.Kimyasal Arıtma Yöntemleri 4.2.3.Koagülasyon, flokülasyon, çöktürme Taneciklerin bir araya getirilmesi üç ayrı mekanizmayla yapılabilmektedir;
1. Taneciklerin polielektrolitler kullanılarak zeta potansiyellerinin düşürülmesi ve Van der Waals çekim kuvvetleriyle taneciklerin bir araya getirilmesinin sağlanması
2. Tanecik yüzeyinde, yüzeye zıt kısımların oluşturulması ve bu kısımların diğer bir taneciği çekmesi ile taneciklerin bir araya getirilmesinin sağlanması
3. Taneciklerin polimer köprüleriyle bir araya getirilmesinin sağlanması sentetik polimer flokülantlar ile yapılan flokülasyonu, flokülantın tipi, süspansiyon pH’sı ve sıcaklığı, flokülant dozajı, flokülant molekül ağırlığı, süspansiyonun karıştırma hızı, süspansiyondaki katı/sıvı oranı, katının tane boyutu ve tane şekli gibi faktörler etkilemektedir .(Taşdemir ve Erdem,2010) 4.3. Biyolojik Arıtma Yöntemleri Aerobik arıtma
Anaerobik arıtma 4.4.İleri Arıtma Yöntemleri Azot giderimi
Fosfor giderimi
Filtrasyon Atıksu arıtma sistemi çamur, kum ve köpük tutma birimlerini de ihtiva eder. Arıtma işlemi sonunda çıkan çamur genellikle sıvı veya yarı katı formda olup kullanılan prosese ve işletmeye bağlı olarak
% 0,25-12 oranında katı içermektedir. Çıkan çamur hacimce büyük olup, işlenmesi ve bertarafı atıksu arıtma alanında oldukça karmaşık bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır.
( http://web.deu.edu.tr/atiksu/ana58/bolum08.pdf ) 4.5.Aktif Çamur Yöntemi 5.5. Lactuca Sativa Bitkisi Kullanılarak Bor Konsantrasyonu Yüksek Suların Arıtılabilirliğini Araştırılması 5.6. Bor İçeren Sulardan Purolite S 108 Reçinesi Kullanılarak
Bor Giderimi 5.3. Ters Osmoz Sistemi İle Sudan Borun Uzaklaştırılması 5.2. Endüstriyel Atıksulardan Alüminyum Sülfat Koagülantı
Kullanılarak Kimyasal Koagülasyon Yöntemi İle Bor Giderimi 5.1. Atık Sulardan Nikel (II) Ve Kurşun (II) İyonlarının Adsorpsiyon Metoduyla Uzaklaştırılması 5.Daha Önce Yapılan Bor Giderim Çalışmaları Bu çalışmada, bor endüstri atığı tarafından nikel (II) ve kursun (II) iyonlarının adsorpsiyonu için batch çalışmaları yürütüldü. Çalışılan parametreler başlangıç metal konsantrasyonu, başlangıç çözelti pH’ı, adsorban miktarı ve temas süresidir. Denge adsorpsiyonu için Freundlich ve Langmuir izotermleri uygulanmıştır. Her iki metal için izoterm modeli olarak Langmuir izotermi bulunmuştur. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi 25 oC sıcaklıkta nikel (II) ve kurşun (II) için sırasıyla 69,13 mg g-1, (pH 7,0) ve 73,15 mg g-1 (pH 6,0) olarak bulunmuştur. Nikel (II) ve kurşun (II) iyonlarının adsorban tarafından taşınması 90 dk içinde dengeye ulaşmıştır. Adsorpsiyon mekanizmasını incelemek için iki basit kinetik model olan birinci-dereceden hız ve yalancı-ikinci dereceden hız eşitlikleri uygulanmıştır. Nikel (II) ve kurşun (II) iyonlarının adsorpsiyon hızları yalancı-ikinci-dereceden modele uyduğu bulunmuştur (Yerlikaya,2008). Bu çalışmada borun endüstriyel atıksulardan kimyasal koagülasyon yöntemi ile giderimi ve bu prosese etki eden çeşitli parametreler incelenmiştir. Denemelerde koagülant olarak alüminyum sülfat kullanılmıştır. Bor gideriminde, başlangıç bor konsantrasyonu, karıştırma hızı, çözeltinin başlangıç pH’ı ve koagülant maddenin cinsi ve dozajı parametreleri incelenmiştir. Optimum karıştırma hızı için yapılan denemelerde, hızlı karıştırma hızı için 120 dev dak-1 ve yavaş karıştırma hızı için 30 dev dak-1 karıştırma hızı olarak seçilmiştir. Kimyasal koagülasyon prosesine etki eden en önemli parametrenin pH olduğu görülmüştür. (Karcıoğlu vd.,2012). Bu çalışmada ters osmozla borun uzaklaştırılması araştırılmıştır. Laboratuar ölçekli, ters osmoz pilot tesisi kullanılarak borun uzaklaştırılması üzerine basınç, pH, besleme konsantrasyonu ve membran türünün etkisi tespit edilmiştir. Buna göre, basınç ve pH’ın artmasıyla bor gideriminin arttığı, besleme fazındaki bor konsantrasyonunun artmasıyla süzüntüdeki konsantrasyonunun arttığı ancak reddetme katsayısının değişmediği tespit edilmiştir. Membran türüne göre reddetme katsayısının (dolayısı ile bor uzaklaştırılmasının) SWHR > BW-30 > AG > SG sırasında olduğu tespit edilmiştir (Koçak,2007). Çalışmada atıksularda kirlilik yaratan parametrelerden biri olan sülfatın kimyasal yolla çöktürülmesi konusu incelenmiştir. Kimyasal çöktürme işlemi bir anyon ve bir katyonun birleşerek az çözünen bir tuz oluşturması esasına dayanır. Metal sülfat tuzları azalan çözünürlük sırası ile CaSO4, SrSO4, PbSO4 ve BaSO4’dır. Kalsiyum dışındaki metal tuzlarının çözünürlükleri az olsa da pahalı ve çevreye zararlı olmaları gibi dezavantajları vardır. Düşük maliyetli ve kirletici olmaması sebebiyle kalsiyumlu bileşikler sülfat gideriminde oldukça yaygın bir biçimde kullanılır.(Duranoğlu,2011). 5.4. Atıksulardaki Sülfatın Kimyasal Çöktürme Yöntemi İle Giderilmesi Bu çalışmada, bor toksisitesine karşı duyarlı olan bitkiler yardımı ile yüksek bor konsantrasyonuna sahip sulardan bor giderim kapasitesi, bitkisel arıtım yöntemi kullanılarak araştırılmıştır. Sulardan Bor giderimi, Lactuca Sativa (7 kule cinsi marul) bitkisi kullanılarak farklı konsantrasyonlarda hazırlanmış H3BO3 (Borik asit) içeren sentetik atık suyun bitkilere verilmesi ile incelenmiştir. Çalışmada öngörülen sentetik atık suyun Bor konsantrasyonları 0,5 ppm, 2 ppm, 7 ppm, 15 ppm, 25 ppm olarak hazırlanmıştır ve çalışma 25 gün devam etmiştir. Çalışma sonunda bitkiler yetiştirildikleri ortamdan alınarak kök ve üst kısım olarak ayrılmış ve bitkilerin gelişimi, verimlilikleri ve bünyelerine almış oldukları bor miktarları belirlenmeye çalışılmıştır (Miçillioğlu,2010) . 6.DENEYSEL ÇALIŞMALAR  
Atıksudan kimyasal koagülant kullanılarak bor giderim
deneyleri kesikli sistemde gerçekleşmiştir.



Koagülantla bor giderimi amacıyla yapılan bu çalışmada koagülant olarak Al (SO ) , MgCl , Mg(NO ) , Na CO , Fe(SO ) kullanılmıştır. Yapılan deneylerde ETİ Kırka Bor Maden İşletmeleri’nden alınan pH’ı yaklaşık 9,79 olan atıksu kullanılmıştır. PH ayarlamaları için NaOH ve HCl çözeltileri kullanılmıştır. Karıştırma cihazı olarak Heidolph MR 3001K kullanılmıştır. Renk değişimini gözlemlemek için sülfürik asit ve karmin kırmızısı ayıracı kullanılarak UV spektorofotometresinde analizler yapılmıştır. KOİ tayininde, KOİ termoreaktörü ve spektrofotometresinde analizler yapılmıştır. Çökebilen katı madde miktarı tayininde Imhhoff hunisi, askıda katı madde miktarı tayininde ise Gooch krozesi kullanılmıştır. 6.3.Deney Sonuçları 7.DENEYSEL SONUÇ VE TARTIŞMA Dünya üzerindeki enerji kaynaklarının hızla tükenmesi,gelişmiş ülkeler başta olmak üzere, birçok ülkeyi enerji ihtiyaçlarını kontrol altına alma ve enerjiyi etkin kullanma için yeni yöntemler arama ve geliştirmeye yönlendirmiştir. Türkiye enerji talebinin %70’ini ithalatla kullanılmış veya hasarlı üretimin sonucu oluşmuş atık malzemeler ortaya çıkmaktadır. Bunların arasında en dikkat çekeni atıksudur.Su temininde ve atıkların uzaklaştırılmasında karşılaşılan sorunlar her geçen gün artmaktadır. Pekçok alanda olduğu gibi bor teknolojisinde de atık sorunu devam etmektedir. Yapılan çalışmada sentetik atıksudan bor giderimi iyon değişim metodu ile Purolite S 108 isimli bor reçinesi kullanılarak incelenmiştir. Sentetik atıksudan bor giderimine pH, konsantrasyon, sıcaklık, reçine miktarı, karıştırma hızı ve rejenerasyon sayısının etkisi araştırılmıştır. Bor giderim verimi artan pH ve reçine miktarı ile artmıştır fakat artan sıcaklık ve konsantrasyonla azalmıştır ancak karıştırma hızı ile de değişmemiştir. Reçinenin klor formuna kıyasla, rejenerasyon sonrası reçine kapasitesi reçine NaOH ile nötralize edildiği için artmış ve üçüncü rejenerasyondan sonra azalmaya başlamıştır. Elde edilen verilerin yalancı birinci mertebe ve yalancı ikinci mertebe kinetik modellerine uyumu incelenmiştir. (Korkmaz,2011). Bor giderimi için uygulanabilecek yöntemler kimyasal çöktürme,iyon değişimi, adsorpsiyon, ters osmoz gibi ileri arıtım yöntemleridir. Bu nedenle atıksudan borun giderilmesi için kimyasal çöktürme yönteminin uygun olacağı düşünülerek bu çalışmada Eti Kırka Bor Maden İşletmesi’nin çökeltme havuzlarından numune alınarak gerçekleştirilmiştir.
Deneysel çalışmalarda öncelikle alınan atıksu numunesinin bor, sülfat, AKM, ÇKMM ve KOİ analizleri yapılmış ve böylelikle atıksuyun özellikleri tespit edilmiştir. Atıksuyun özellikleri Çizelge 6.1.’de gösterilmiştir. 6.1.Deneyde Kullanılan Malzemeler Ve Kimyasal Maddeler Yapılan literatür araştırmalarından yararlanılarak öncelikle koagülant olarak alüminyum sülfat seçilmiştir. Koagülant dozajı 2 gr olarak karar verilerek 3,15 ile 9,21 arasındaki pH değerlerinde çalışılmaya başlanmıştır. Bu çalışma sonucunda 3,15 pH değerinde maksimum giderimin %10 olduğu görülmüş ve istenilen verime ulaşılamadığından farklı koagülantlarla çalışılma yönüne gidilmiştir. Literatür araştırmaları sonucunda pH’a bağlı olarak alüminyum sülfatın, giderim verimi üzerinde etkin olmadığı ve %35’lere kadar bor giderilebileceği görülmüştür.(Karcıoğlu,2012)

Bu aşamada kullanılan koagülantlar magnezyum klorür, magnezyum nitrat ve sodyum karbonattır. Çizelge 6.3.’te de görüldügü gibi kullanılan her koagülant için % bor giderimleri hesaplanmıştır. Şekil 6.1.’ de görüldüğü üzere istenilen verime ulaşılamamıştır. 2 4 3 2 3 2 2 3 Magnezyum klorür, magnezyum nitrat ve sodyum karbonat ile yapılan bor gideriminde istenilen verim elde edilemediğinden çeşitli parametreler üzerinde değişiklik yapılmıştır. Bu parametreler; koagülant dozajı, koagülant türü ve bekletme süresidir. Yaygın olarak kullanılan demir (II) sülfat ve alüminyum sülfat koagülantları tercih edilmiştir. Koagülant miktarı 4 gram, bekletme süresi 1 gündür. Analiz sonuçları Çizelge 6.4.’te gösterilmiştir. Demir (II) sülfatın bor giderimi % 19,29 ve alüminyum sülfatın ise %23,57 olarak bulunarak şekil 6.2.’de grafiğe dökülmüştür.
Kullanılan tüm koagülantlar arasında en yüksek verim alüminyum sülfat ile elde edilmiştir. Bu nedenle pH parametresi değişikliğine gidilmiş. 9.79, 11.00, 11.98 pH değerlerinde çalışılmıştır. Çizelge 6.5.’te de görüldüğü gibi 9,79 ve 11,00 pH değerlerinde bor giderimi maksimum %23,57’ye ulaşmıştır. 4 Sonuç olarak atıksudan bor gideriminde koagülant dozajı etkisi, koagülant cinsi etkisi, pH etkisi ve bekletme süresi etkisi incelendi. Çizelge ve grafikler ışığında kimyasal çöktürme yöntemi ile atıksudan bor giderimi çalışmasında en uygun koagülant alüminyum sülfattır. En uygun bekletme süresi 1 gün, en uygun pH aralığı 9-11’dir. Bu koşullar altında elde edilen verim %23,57’dir. KOİ tayininde, KOİ termoreaktörü ve spektrofotometresi kullanıldı. Cihazın düzgün çalışması için çözeltinin berrak olması istendi. Bu nedenle süzme düzeneği kuruldu. Numuneden 0,2 ml alındı ve süzüldü. Süzüntü, 1500 ve 2 ml’lik potasyum bikromat reaktifi içeren tüpe dikkatlice döküldü. Tüpler sıkıca kapatıldı ve karışması için birkaç defa tersyüz edildi. Tüpler cihaza yerleştirildi. 2 saat boyunca 150 oC’de bekletildi. Cihazda ölçüm yapmadan önce tüplerin ortam sıcaklığına gelmesi için beklendi. 6.2.Deney Yöntemi
6.2.1.Atıksu analizi deney yöntemi 6.2.1.3.Atıksuda askıda katı madde miktarı analizi 6.2.1.2. Atıksuda sülfat analizi 6.2.1.5.Atıksuda kimyasal oksijen
ihtiyacı (KOİ) analizi 6.2.1.4.Atıksuda çökebilen katı madde miktarı analizi 6.2.1.1.Atıksuda bor analizi 6.2.2. Alüminyum sülfat koagülantı ile bor giderimi 125 mm çapındaki süzgeç kağıdından 4 adet 250 ml’lik numune süzüldü. İki numuneye birkaç damla 4M NaOH ilave edildi ve bazikleştirildi. Diğer ikisine ise birkaç damla derişik HCl ilave edilerek asidikleştirildi.
2 g Al (SO ) tartıldı. Karıştırıcıda sırasıyla 10 dk 250 rpm, 30 dk 25 rpm’de karıştırıldı. Daha sonra 1 saat bekletildi. Süzme düzeneği hazırlandı. İki farklı çapta filtre kullanıldı. Süzüntünün pH değerlerine bakıldı.
Kullanılan tüm koagülantlar aynı işlemlere tabi tutulmuştur. 2 4 3 Atıksuda sülfat tayini için atıksu numunelerinden 1’er ml alınarak 250 ml’ye seyreltildi. Ortamda sülfat bulunması nedeniyle sülfat tayin kiti kullanıldı.75 ml konsantre H2SO4 içerisinde çözüldü.Elde edilen çözeltiden 35’er ml alındı ve 2 ayrı behere konuldu.Öncelikle cihazı sıfırlamak için 2ml’lik saf suya, hazırlanan sülfat çözeltisi ilave edildi.Daha önceden hazırlanan 250 ml’ye seyreltilen numunelerden 2’şer ml alındı.Bu numunelere 35’şer ml’lik hazırlanan çözeltiler ilave edilerek eş zamanlı olarak UV spektrofotometresi çalışmaya başlatıldı ve 5 dakika beklendi. Toplam askıda katı madde, su numunesi içerisindeki çökebilen ve çökemeyen katı maddelerin toplamıdır. Genellikle sediment maddeleri, kaya zerreleri, çamur veya kil mineralleri, kolloidal organik madde parçaları ve planktonlardan ibarettir.Askıda katı maddelerin etki derecesi maddelerin türüne, miktarına, su canlılarının cinsi ve büyüklüğüne göre değişmektedir. Askıda katı madde miktarı analizinde herhangi bir reaktif kullanılmamıştır. Filtre kağıdı etüvde 30-40 dakika kadar 103-105 0C’de kurutuldu. Kurutma süresi sonunda filtre kağıdı soğuyuncaya kadar (20-30 dakika) desikatörde bekletildi. Kurutulmuş olan filtre kağıdı temiz ve kuru bir cımbız ile dikkatlice alınarak hassas teraziye yerleştirildi ve tartıldı (A). Sularda bor analizinde sıklıkla karmin metodu kullanılmaktadır. Atık sudan 1 mL alındı ve distile su ile seyreltildi. Ortamda bor bulunması nedeniyle karminik asit çözeltisi kullanıldı ve 75 ml konsantre H2SO4 içerisinde çözüldü. Elde edilen çözeltiden 35’er ml alındı ve iki ayrı behere konuldu. Daha önceden hazırlanan 250 ml’lik çözeltiden ve yaklaşık 25 dk bekletildi. 25 dk sonunda spektrofotometre cihazında ölçüm yapıldı. Analiz sonucu Çizelge 6.1’de gösterilmiştir. Tartılmış olan filtre kağıdı temiz ve kuru bir cımbız ile dikkatlice süzme düzeneğindeki yerine yerleştirildi. Süzme hunisine 100 ml atık su boşaltıldı. Vakum pompası süzme hunisinde bulunan numune bitinceye kadar çalıştırıldı.
Filtre kağıdı süzme düzeneğinden temiz ve kuru bir cımbız ile dikkatlice çıkartıldı ve etüve yerleştirildi. Etüvdeki filtre kağıdı 2 saat süresince kurutma işlemine tabi tutuldu. Kurutma süresi sonunda filtre kağıdı, soğuyuncaya kadar (20-30 dk) desikatörde bekletildi. Kurutulmuş olan filtre kağıdı temiz ve kuru bir cımbız ile dikkatlice hassas teraziye yerleştirildi ve tartıldı (B). 1 lt atık su homojen hale gelene kadar karıştırıldı. Homojen hale gelen atık su Imhoff hunisine alındı. 1 saat çökelmeye bırakıldı ve bu sürenin sonunda huninin kenarlarında kalmış partiküller, hafifçe bir çubukla karıştırıldı ve çökebilen katı madde miktarı, koninin üstünden ml/L olarak okundu.
Analiz sonucu Çizelge 6.1’de gösterilmiştir. Evsel ve endüstriyel atık suların organik kirlilik derecesini belirlemede kullanılan KOİ, su örneğinin asidik ortamda kuvvetli bir kimyasal oksitleyici ile oksitlenebilen organik madde miktarının oksijen eşdeğeri cinsinden ifadesidir.KOİ testi atık suların organik madde içeriğini ölçmek için yapılmaktadır. Oksitlenebilen organik madde kimyasal oksitleyici olan potasyum dikromat kullanılarak ölçülmektedir. BOİ’ den farklı olarak organik maddenin biyokimyasal reaksiyonlarla değil redoks reaksiyonlarıyla oksitlenmesi esasına dayanır. Bir atık suyun KOİ'si genel olarak BOİ'sinden daha yüksektir. Çünkü biyolojik olarak oksitlenemeyen birçok bileşik kimyasal olarak oksitlenebilmektedir. KOİ testi 3 saatte yapılabilirken, BOİ testi 5 gün içinde sonuçlanmaktadır. KOİ tayininde, KOİ termoreaktörü ve spektrofotometresi kullanıldı. Cihazın düzgün çalışması için çözeltinin berrak olması istendi. Bu nedenle süzme düzeneği kuruldu. Numuneden 0,2 ml alındı ve süzüldü. Süzüntü, 1500 ve 2 ml’lik potasyum bikromat reaktifi içeren tüpe dikkatlice döküldü. Tüpler sıkıca kapatıldı ve karışması için birkaç defa tersyüz edildi. Tüpler cihaza yerleştirildi. 2 saat boyunca 150 oC’de bekletildi. Cihazda ölçüm yapmadan önce tüplerin ortam sıcaklığına gelmesi için beklendi.
1950 yılında başlayan ruhsatlı arama çalışmaları sonucunda bulunan cevher yatağı 2013 yılında Dünya’da %36’lik bir paya sahip olup 930000 ton /yıl ürün kapasitesi bulunmaktadır.(Eti Maden İşletmeleri Bor Sektör Raporu,2012)
Atık sulardan bor giderimi, insan, bitki ve çevreye olan olumsuz etkilerinin önlenmesi, suların zirai amaçlı kullanılabilmesi, proseslerde bor varlığının olumsuz etkilerinin giderilmesi amacıyla yapılmaktadır(Erşan,2011).
Konsantratör ve bor türevleri tesislerinin çevre kirlenmesini önlemek amacıyla yapılmış olan kademeli atık göletlerine verilmektedir. Ayrıca kullanım suları ile kaçak suların çevreyi kirletmemesi için işletmeyi çevreleyen bir drenaj kanalı ile buna bağlı tali bir su toplama göleti mevcut olup, burada toplanan sular bir pompa vasıtası ile atık göletine verilmektedir. (http://www.belgeler.com/blg/2s0g/kirkabor-isletmesi-staj-raporu)
Eti Kırka Bor İşletmesi’nde ocaklardan çıkarılan bor madeninin ilk yıkama işleminde kullanılan su ve diğer işlemlere tabi tutulduktan sonra ki aşamalarda çıkan su çöktürme havuzlarına gönderilerek havuzlarda bekletilmektedir. 7 adet çökelme havuzu mevcuttur. Havuzlarda bulunan atıksudaki bor konsantreleri farklıdır. Bunun nedeni çökelmeden kaynaklı olarak atıksuların farklı oranlarda bor mineralleri içermesindendir. Bu çalışmada 2 numaralı havuzdan numude alındı. Alınan numunenin pH değeri 9,79 ve bor değeri 3500 ppm’dir. 3.ETİ KIRKA BOR MADEN İŞLETMESİ 8.KAYNAKLAR Altun, F., Nisan 2005, Bor, Ulusal Bor Araştırma Enstitüsü, Ankara
Bayar, D., 2001, Sulu Çözeltiden Adsopsiyonla Bor Giderimi Ve Deney Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Eskişehir, 5. S
Budak M., Köşger F., Özkan A., 2004, Atıksudan Bor Giderimi Ve Deney Tasarımı, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Kimya Mühendisliği,Eskişehir
Cantürk, M., 2002, Borun Etkileri
Demirtaş, A., 2004, Bitkide Bor Ve Etkileri,Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak Bölümü, Erzurum
Duranoğlu, D.,2011, Atıksulardaki Sülfatın Kimyasal Çöktürme Yöntemi İle Giderilmesi, Derleme Makalesi, Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, İstanbul
Erşan, M.Y., 2011, Bor Minerallerinin Çevresel Etkileri Ve Giderimi,Aksaray Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü, Aksaray Koçak, İ.,2007, Ters Osmoz Sistemi İle Sudan Borun Uzaklaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Anabilim Dalı, Konya
Korkmaz, M., 2011, Bor İçeren Sulardan Purolite S 108 Reçinesi Kullanılarak Bor Giderimi, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir
Mesleki Eğitim Ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi (MEGEP), 2008, Su Arıtma, Kimya Teknolojisi ,Ankara
Miçillioğlu, S., 2010, Lactuca Sativa Bitkisi Kullanılarak Bor Konsantrasyonu Yüksek Suların Arıtılabilirliğinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana
Öztürk, İ.,Timur H., Koşkan U.,Evsel, 2008, Endüstriyel Atıksu Arıtımı ve Arıtma Çamurlarının Kontrolü, Atıksu Arıtımın Esasları Taşdemir,T.,Erdem,V.,2010,Flokülasyon yöntemi ile atıksudan askıda katı tanelerin giderimi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi ,Cilt:XXIII, Sayı:1,
Uğur, A.A., Dumlu A., 2002, Bor Katı Atıklarından Borun Sodyum Karbonat Çözeltisi İle Özütlenmesi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü, Eskişehir
Yenialaca, Ç., 2009, Bor Ve Kullanım Alanları, Ankara
Yerlikaya, E.,2008, Atık Sulardan Nikel (II) Ve Kurşun (II) İyonlarının Adsorpsiyon Metoduyla Uzaklaştırılması,Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi Kimya Bölümü, Kütahya
Yiğitbaşioğlu,H., Türkiye İçin Önemli Bir Maden, Ankara Üniversitesi, Dil Ve Tarih-Coğrafya Fakültesi, Coğrafya Bölümü, Ankara 2.2.Bor Ve Bor Bileşikleri Tarihçesi
Full transcript