Theses supervised by Prof. Dr. Ali Savaş Koparal
13 theses · Anadolu University, Eskişehir Technical Üniversity
İçki sanayi (alkolsüz içkiler, meşrubat üretimi vs.), sirke atıksuyunun kimyasal-elektrokimyasal koagülasyonu ve nano kaplamalı elektrotlar ile arıtımı
Sirke endüstrisi atıksuyunun kimyasal-elektrokimyasal koagülasyon, elektroyükseltgeme yöntemleri ile arıtımı araştırılmıştır. Kimyasal koagülasyon ile arıtılabilirlik çalışmalarında koagülant olarak alüminyum sülfat (Al2(SO4)318H2O) ve demir (III) klorür (FeCl36H2O) kullanılmıştır. Elektrokimyasal arıtım için paralel plakalar şeklinde konumlandırılmış alüminyum elektrot ve nano kaplamalı bor katkılı elmas elektrot kullanılmıştır. Akım yoğunluğu, pH, Na2SO4, polialüminyum klorür (PAC) ve kerafloc ilavesi gibi bazı önemli deneysel parametrelerin KOİ giderimine etkileri incelenmiştir. Biyolojik parçalanmaya direnç gösteren organik maddelerin çevreye deşarj edilmesi sonucu oluşan ekolojik sorunlar, geleneksel atıksu arıtım yöntemleri yerine ileri arıtım tekniklerine yönelmeyi gerekli hale getirmektedir. Çalışma sonucunda sirke endüstrisi atıksularının arıtımında verimli, kolay ve ekonomik olması nedeniyle elektrokimyasal yöntemlerin kullanılması başarılı bulunmuştur.
Ultrasonik sistemlerle suda Klebsiella pneumonia dezenfeksiyonu
Günümüzde bulaşıcı hastalıkların önüne geçilmesi amacıyla uygulanan dezenfeksiyon işlemleri içme ve kullanma suyu temininde önemli rol oynamaktadır. Patojen mikroorganizma kaynaklı epidemik hastalıkların önlenmesi amacıyla yaygın olarak uygulanan klorlama, ozonlama, UV ışıma gibi su dezenfeksiyon tekniklerinin sahip oldukları çeşitli dezavantajlar nedeniyle ultrasound gibi alternatif dezenfeksiyon teknolojileri üzerinde yapılan çalışmaların sayısı artmaktadır. Geliştirilmekte olan ultrasonik dezenfeksiyon uygulamalarının su arıtımında kullanılabilmesi için çeşitli patojen mikroorganizmalar üzerindeki etkinliği incelenmelidir. Bu çalışma kapsamında Klebsiella pneumonia bakterisi kullanılarak 22kHz, 36kHz ve 833 kHz ultrasonik frekanslarda işletilen sürekli ve kesikli reaktörlerde dezenfeksiyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada ultrasonik temas süresinin, uygulanan güç yoğunluğunun, su ortamında bulunan sülfat, nitrat, bikorbonat iyonları ile azot gazının ultrasonik dezenfeksiyon işlemine etkisi araştırılmıştır. Ayrıca gümüş iyonlarıyla ultrasoundun birlikte kullanımı ile Klebsiella pneumonia dezenfeksiyonu için gereken gümüş miktarının azaltılmıştır.
Sulu çözeltilerden boyarmaddenin nonwoven tekstil malzemesiyle giderilebilirliğinin araştırılması
Tekstil prosesleri ve evsel yıkama sonucu oluşan boyarmadde içerikli atıksuların deşarjı çevre ve insan sağlığı açısından önemli sorunlar oluşturmaktadır. Boyahanelerin arıtma tesisleri işletmelerde zaman kaybına ve ciddi bir ek maliyete sebep olmaktadır. Bu nedenle bu tip atıksuların arıtımı için düşük maliyetli ve basit arıtma yöntemleri çok yönlü fayda sağlayacaktır. Bu tez kapsamında nonwoven esaslı tekstil malzemesinin hem endüstriyel hem de evsel kullanım sonucu açığa çıkan renkli atıksulardan boyarmadde gideriminde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Setazol Turquoise Blue boyarmaddesinin nonwoven tekstil malzemesi üzerinde adsorpsiyonunun Langmuir, Freundlich ve BET izoterm modellerine uygunluğu başlangıç konsantrasyonun, sıcaklığın ve evsel yıkama koşullarının etkisinde incelenmiştir. Bunun yanı sıra adsorpsiyon kinetiği incelenmiş ve ikinci mertebeden modele uygunluğu tespit edilmiştir. Tez çalışması kapsamında etkinliği belirlenen ürünün renk giderimiyle ilgili çevre sorunları için ekonomik bir çözüm niteliğinde olacağı ve sürdürülebilir çevre kavramına katkıda bulunacağı düşünülmüştür. Anahtar Kelimeler: Nonwoven tekstil malzemesi, atıksu arıtımı, adsorpsiyon, boyarmadde, renk haslığı.
Hastane atıksularının elektrokimyasal arıtım yöntemleri ile giderilmesi
Artan nüfusa bağlı olarak, başta antibiyotik olmak üzere ilaç etken maddelerin kullanımı ve çevreye sürekli salınımları ekolojik denge için önemli hale gelmektedir. Antibiyotikler her ne kadar sucul ekosistemde ng L-1 ila μg L-1 gibi düşük derişimlerde dağılım gösterseler de, geleneksel atıksu arıtma süreçleriyle su veya atıksu ortamından uzaklaştırılamamakta ve sucul ortamlarda kalıcı kirletici olarak yer almaktadır. Bu nedenle de, ilaç etken madde kalıntılarının çevrede oluşturduğu potansiyel tehdidin üzerinde durulması gereken, gelecek için endişe verici bir çevre problemi haline geldiği söylenebilir. Elektrokimyasal süreçler ile oluşturulan hidroksil ara ürünler; dirençli, toksik veya biyobozunur olmayan kirleticilerin, yan ve hatta son ürünlere kadar yükseltgenmesini sağlamayı amaçlar. Bu çalışmada, bor katkılı elmas (BDD) anot ve paslanmaz çelik katot malzemeler kullanılarak oluşturulan kesikli elektrot sistemi ile sefazolin (CFZ) içeriğine sahip hastane atıksu numunelerinin elektrokimyasal süreçlerle arıtımı değerlendirilmiştir. Gerçekleştirilen elektrokimyasal çalışmalarda; farklı akım yoğunluğu, farklı başlangıç pH değerleri ve farklı derişimlerde destek elektrolit (Na2SO4) ilavesinin Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) ve CFZ etken madde giderimlerine olan etkileri parametrik olarak incelenmiştir. Sonuç olarak Eskişehir'de faaliyetlerine devam eden iki devlet hastanesinin atıksu numunelerinin elektrokimyasal giderimi için ideal koşullarının 20 mA/cm2 akım yoğunluğunda, deşarj pH değerlerinde ve 0,05 M Na2SO4 destek elektrolit ilavesi ile sağlandığı belirlenmiştir. Elektrokimyasal arıtım süreçleri ile yüksek KOİ giderim verimi sağlanmıştır. Gerçekleştirilen LC/MS analiz çalışmalarıyla da ideal elektrokimyasal arıtım koşullarında zamana bağlı olarak atıksuda bulunan sefazolin etken madde miktarının azaldığı ve tümüyle bertaraf edildiği belirlenmiştir. Gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda hastane deşarjlarının pilot ölçekli elektrokimyasal sistemlerle arıtılabileceği ön görülmekte ve ancak yerinde arıtım ile sürdürülebilir bir sistemin elde edilebilir. Anahtar Kelimeler: Bor katkılı elmas (BDD), Elektrokimyasal arıtım, Hastane atıksuyu, LC/MS, Sefozolin sodyum
Fotokatalitik kaplama yapılan reaktör ile dielektrik bariyer deşarjı yapılarak sulardan diklofenak giderimi
Atık sularda sıklıkla tayin edilen diklofenak, en yaygın kullanılan non-steroit anti-flamatuar ilaçlardan bir tanesidir. Bu çalışmada, seçilen kirleticinin sulardan giderimi ve giderim veriminin artırılması için ileri oksidasyon tekniği uygulanarak uygun metotlar aranmıştır. Dielektrik Bariyer Deşarj (DBD) reaktörünün içinde bulunan alüminyum elektrot TiO2 ile kaplanarak fotokatalitik etkinin giderim verimini artırması hedeflenmiştir. Yapılan çalışmalarda, laboratuvar ölçekli DBD reaktörü ile çalışmalar yapılmıştır ve sisteme 200 µg/L ve 10 mg/L derişimlerinde diklofenak çözeltileri beslenmiştir. Arıtım süreci boyunca belirli aralıklarla alınan örneklerin konsantrasyonları HPLC cihazı ile 276 nm absorbans spektrumunda belirlenmiştir. Plazma gazı olarak 100 sccm oksijenin ve sentetik havanın kullanıldığı deneylerde, 1000 ml örnek hacmi ile 200 µg/L derişimindeki çözelti 20 saniyeden kısa sürede ve 10 mg/L derişimindeki çözelti 2 dakikada %100 giderim verimi ile arıtılmıştır.
Halojenli güç tutuşur katkıların sulardan giderimi
Çevre mühendisliğinin en önemli çalışma alanlarından biri olan su, hayatımızın ayrılmaz bir parçasıdır. Suyun arıtılması insanlar, hayvanlar ve diğer canlılar için hayati önem taşımaktadır. Alev geciktirici katkılar, tutuşmayı zorlaştırıp alevin yayılmasını önlemeyi amaçlayan ürünlerdir. Halojenli alev geciktirici ürünlerin çevreye ve canlılara karşı olumsuz etkileri bulunmaktadır. Tris (2-kloroetil) fosfat ya da kısacası TCEP, halojenli alev geciktiricilerin bir çeşitidir. Plastiklerde, otomobillerde, mobilyalarda ve yapı yalıtımında sert köpüklerde kullanılmaktadır. Çevresel olarak alınan numunelerde; evsel atık sularda, endüstriyel atık sularda, içme sularında, yüzeysel sularda, yer altı sularında, yağmur sularında ve hatta evlerden alınan toz örneklerinde TCEP alev geciktiricisi saptanmıştır. TCEP, biyolojik olarak bozunmaz olarak kabul edilmektedir. Atık suların arıtımında aerobik ve anaerobik koşullar altında TCEP bozunma oranı düşüktür. Bu nedenle de birçok belediyenin bu konuda çalışması bulunmamaktadır.Tüm bu nedenlerle tez kapsamında hazırlanan bu çalışmada; atık sulardan halojen esaslı bir güç tutuşur kimyasal maddesi olan TCEP'ın ileri oksidasyon yöntemleri ile arıtımı amaçlanmıştır. Bu doğrultuda çalışmaların, kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve toplam organik karbon (TOK) giderimine olan etkisi araştırılmıştır.
Sulu çözeltilerden boyar maddelerin yeşil nanopartikül destekli sistemlerle arıtılabilirliğinin incelenmesi
Tez çalışması kapsamında Reactive Black-5 boyarmaddesinin giderimi için elektrokimyasal arıtım ve adsorpsiyon yöntemi uygulanmıştır. Elektrooksidasyon yönteminde model çalışma suyu hazırlanarak farklı derişimlerde NaCI, Na2SO4 ve NaNO3 destek elektroliti ilavesiyle, elektrot türü, akım yoğunluğu, akış hızı gibi parametrelerin giderim verimine etkisi incelenmiştir. Adsorpsiyon yönteminde ise yeşil sentezle üretilmiş demir nano-partikül kullanılarak kinetik ve izoterm çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Üretilen demir nanopartikülün elektrooksidasyon süreçlerine katkısı olup olmadığı araştırılmıştır. Çalışmada bulunan uygun koşullar ile deney tasarımı yapılarak KOİ, TOK ve toksisite deneyleri yapılmıştır. Çalışmada 40 mg/L Reactive Black 5 boyası içeren 500 mL model atıksu ile 75A/m2 akım yoğunluğu, 10mM NaCI destek elektroliti ilavesi ve 0,3 L/dk akış hızı kullanılarak gerçekleştirilen elektrooksidasyon deneylerinde 30 dk arıtım süresi sonucunda %100 renk, %98 TOK, %80 toksisite ve %50 KOİ giderim verimi elde edilmiştir. Yeşil çay özütünden elde edilmiş 10-100 nm boyutunda yeşil demir nanopartiküller (YDnP) ile gerçekleştirilen çalışmalarda ise 40 mg/L Reactive Black 5 boyası içeren 250 mL model atıksu 0,8 g/L YDnP derişimlerinde tam karıştırmalı kesikli sistemde 60 dakika alıkoyma süresi sonunda %40 renk giderimi elde edilmiştir
Metal katkılı dolgulu kolon ve UV kolon kullanılarak Escherichia coli ve Staphylococcus aureus dezenfeksiyonu
Bu çalışmada, antibakteriyel dolgulu kolonda, UV reaktörde ve her iki sistemin birlikte kullanıldığı birleşik sistemde su dezenfeksiyonu gerçekleştirilmiştir. Antibakteriyel dolgulu kolon ile geri döngülü ve sürekli akışlı sistemlerde, farklı başlangıç bakteri derişimlerinde, farklı akış hızlarında ve farklı sıcaklıklarda Escherichia coli ve Staphylococcus aureus bakterilerinin giderimi incelenmiştir. Ayrıca, UV reaktörde farklı akış hızlarında Escherichia coli ve Staphylococcus aureus bakterileri ile dezenfeksiyon gerçekleştirilmiştir. Bunun yanında, antibakteriyel dolgulu kolon ve UV reaktör birlikte kullanılarak ardışık sistemlerin etkisi incelenmiştir.
Ultrasonik sistemler ile suda Staphylococcus aureus dezenfeksiyonu
Bu çalışmada, gümüş iyonu ile desteklenmiş kesikli reaktör sisteminde (düşük frekanslı) ve sürekli akışlı reaktör sisteminde (yüksek frekanslı) ultrasonik yöntem ile su dezenfeksiyonu yapılmıştır. Çalışmalar kesikli reaktör sisteminde farklı ultrasonik frekanslarda, farklı bakteri başlangıç derişimlerinde ve farklı derişimlerde gümüş iyonu katkısının etkisi incelenerek gerçekleştirmiştir. Sürekli akışlı reaktör sisteminde yine farklı ultrasonik frekanslarda, farklı akış hızlarında, farklı sıcaklıkta ve gümüş iyonu katkısı da incelenerek su dezenfeksiyonu çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Ultrasonik sistemler kullanılarak su dezenfeksiyonunun sağlanabildiği ve sistemlerin etkinliğinin gümüş iyonu katkısı ile arttırılabildiği görülmüştür. Çalışmalar Staphylococcus aureus bakterisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Anahtar Kelimeler: Dezenfeksiyon, Ultrasound, Gümüş İyonları, Staphylococcus aureus
Tekstil kumaşlarına uygulanan su, yağ ve kir itici aprelerin antimikrobiyal etkinliklerinin mikrobiyolojik olarak araştırılması
Bu çalışmada, antibakteriyel madde ile su, yağ, kir itici aprelerin ayrı ayrı ve birlikte antibakteriyel etkinliklerinin yıkanma sayılarına bağlı olarak değişimi mikrobiyolojik olarak incelenmiştir. Çalışmalarda deney mikroorganizması olarak tekstil endüstrisinde önemli bir parametre olan ve fekal kontaminasyon etmeni olan Escherichia coli kullanılmıştır. Kumaş çeşitleri polyester ve pamuk olup, 10 ve 20 kez yıkama işlemine tabi tutulmuştur. Sonuçlar yıkama işlemi uygulanmayan kumaşlar ile karşılaştırılmıştır. Antibakteriyel ajan olarak, ana maddesi hidroksi apetit olan ve gümüş iyonları içeren inorganik esaslı toz kullanılmıştır. Etkinliğin sağlanması amacıyla kumaş örnekleri, bakterisid etkisi bilinen gümüş (Ag+) iyonları ile belirli metotlar uygulanarak muamele edilmiştir. Bunun yanında su, yağ ve kir itici özelliğin sağlanması amacıyla Nuva2110 kullanılmıştır. Su itici özellikte olan örneklerin yalnızca pasif koruma sağladığı ve her iki kumaş türünün de etkinliğinin yıkanma sayısı ile orantılı olarak azaldığı görülmüştür. Sonuçlar birlikte değerlendirilmeye alınmış ve çalışmada kullanılan 0,10 ve 20 yıkama uygulanan örneklerin antibakteriyel özellikte olduğu tespit edilmiştir.
Ultrasound ortamında Esherichia coli dezenfeksiyonuna sistem parametrelerinin etkisi
Su kaynaklarının azalması ve özellikle patojen mikroorganizmalarla kirlenmesi nedeniyle bir dezenfeksiyon işlemi uygulanması gerekliliği ortaya çıkmıştır. Dezenfeksiyon amaçlı kullanılan klorun organik bileşikler ile tepkimesi sonucu oluşan dezenfeksiyon yan ürünlerinin ciddi sağlık etkileri olduğundan alternatif dezenfeksiyon yöntemlerinin kullanılması gündeme gelmiştir. Alternatif dezenfeksiyon yöntemlerin birisi de ultrasound ile dezenfeksiyondur. Bu çalışmada ultrasonik reaktörde, önemli sağlık sorunlarına sebep olan fekal kontaminasyon etmeni Escherichia coli giderimi ile dezenfeksiyon gerçekleştirilmiştir. Çalışma süresince ultrasonik sistemde farklı frekanslar ile çalışmalar yapılmış, çeşitli ortam iyonlarının (HCO3-, NO3-, SO4-2) ve sisteme ilave edilen farklı derişimlerdeki hidrojen peroksit ve farklı akış hızlarındaki azot gazının sistemin çalışmasında yarattığı etkiler incelenmiştir.
Sulu çözeltilerden ultrasonik sistem ile renk giderimi
Teknolojik gelişmeler, değişik sanayilerde kullanılan çok sayıda ve değişik yapılarda kimyasal maddelerin üretimine ve bu maddelerin de yaygın kullanımına yol açmıştır. Üretilen ve kullanılan maddeler arasında en önemli paylardan birini boyar maddeler oluşturmaktadır. Bu maddeler tekstil ve boyar madde üretim fabrikalarının atık sularında bulunmakta ve çevreye de verilmektedir. Bu maddelerin çevredeki zararsız etkilerinin ve sebep olduğu renk probleminin giderilmesi için alternatif teknolojilerin geliştirilmesi gerekmektedir. Atıksulardan renk giderimi için flokülasyon/koagülasyon, adsorpsiyon ve kimyasal oksidasyon gibi çeşitli fiziksel/kimyasal metodlarla; biyolojik arıtma sistemleri kullanılabilmektedir. Bu yöntemlerle elde edilen renk giderim verimi atıksudaki boyar madde türüne bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Renk giderimi için bazı alternatif yöntemler geliştirilmiş olup, ultrasonik sistem ile renk giderimi de bu yöntemlerden birisidir. Çalışma sırasında Basic Red 29 boyar madde kullanılarak ultrasonik reaktörde çalışılmıştır. 28, 45 ve 100 kHz olarak 3 farklı frekansta deneyler yapılmış ve suda bulunabilecek bazı iyonların (SO4-2, HCO3- ve NO3-2), azot gazının ve fenton (Fe+H2O2) prosesinin renk giderimine etkisi incelenmiştir. Bu çalışmada fenton prosesi kullanılarak % 90'ın üzerinde renk giderimi elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler : Boyar madde, renk giderimi, ultrasonik reaktör
Sirke üretim endüstrisi atıksuyunun elektrokimyasal arıtımı ve toksisitesi
Dünyada farklı hammadde ve teknolojiler kullanılarak çeşitli sirke tipleri üretilmektedir. Sirke hem sağlık etkileri hem de fiyat uygunluğu sebebi ile Türkiye'de çok miktarda tüketilmektedir. Sirke üretiminde taşıma, işleme, paketleme, depolama gibi proseslerde sirkeye özgü bir atıksu meydana gelmektedir. Bu atıksuyun miktarı ve niteliği, arıtılabilirlik ve bertaraf açısından ekonomik ve çevresel nedenlerle önemlidir. Atıksularla gelen kirleticiler yeterli miktarda arıtılmadığında, ciddi çevresel sorunlara neden olabilmektedir. Sirke atıksuyu yüksek organik yüke ve asidik özelliğe sahiptir. Bu nedenle biyolojik arıtma yöntemleri ile bu atıksuyun arıtılmasında sorunlarla karşılaşılmaktadır. Bu çalışmada sirke atıksuyunun arıtımı elektrokimyasal yöntemlerle gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla elektrokimyasal yükseltgeme, elektrokimyasal çöktürme ve Elektro-Fenton yöntemlerinin arıtım etkinliği araştırılmıştır. Ayrıca arıtım öncesi ve sonrası işlemler için suyun toksikolojik değerlendirilmesi Vibrio fischeri bakterisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda sirke endüstrisi atıksularının elektrokimyasal yöntemlerle başarılı bir şekilde arıtılabildiği ve suyun başlangıç toksisitesinin arıtımla birlikte azaldığı belirlenmiştir.