Seramik tübüler mf-uf-nf membran modüllerinin mikro/nanotasarımı ve seramik endüstrileri atıksu yönetiminde kullanımlarının araştırılması

Dünya üzerindeki insan nüfusunun hızlı bir şekilde artmasıyla birlikte, kullanılabilir temiz sular her geçen gün eksilmekte ve kirlenmektedir. Su kirliliğine sebep olan etmenlerin başında ise endüstriyel faaliyetler gelmektedir. Özellikle geleneksel ürünler üzerinde çalışan endüstriler, oluşturdukları yüksek atıksu miktarlarıyla dikkat çekmektedir. Bu yönde faaliyet gösteren seramik sektörü de, yüksek askıda katı madde miktarına sahip atıksuları ile ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada; seramik endüstrisinde faaliyet gösteren 2 fabrikadan alınan 4 farklı seramik atık suyunun; 2, 4 ve 6 bar basınçlarda, temel ham maddesi alfa-alüminyum oksit (α-Al2O3) olan tübüler seramik destek ve mikrofiltrasyon membranlar ile arıtımı gerçekleştirilmiştir. MF membranlar, destek membranların sol-jel metodu ile kaplanması sonucu elde edilmiştir. Arıtma işlemi öncesinde; seramik atıksularının karakterizasyonu yapılmış ve civa porozimetresi kullanılarak destek membranların gözenekliliği belirlenmiştir. Destek membranların gözenek çapının 0,8896-1,1946 µm, gözenekliliğinin %28,32-32,73 aralığında değiştiği, atıksuların kirlilik yükü miktarlarının da çok yüksek olduğu görülmüştür. Bu nedenle atıksular bir ön filtrasyon işlemine tabi tutulmuş ve kirlilik yükü miktarları büyük oranda düşürülmüştür. Gerçekleştirilen arıtma işlemlerinde, membran performans parametreleri olan membran akıları (saf su akıları, atıksu akıları) ile membranların kirlilik (KOİ, AKM, pH ve iletkenlik) giderme verimleri incelenmiş ve bu parametrelere membran kullanım sayısının, membran gözenekliliğinin, atıksu kirlilik yüklerinin ve farklı sistem basınçlarının etkisi araştırılmıştır. Membran akılarının, artan basınçla birlikte arttığı, artan membran kullanım sayısıyla birlikte azaldığı görülmüştür. Buna ek olarak membran akılarında meydana gelen düşüş miktarlarının, artan basınçla birlikte arttığı ve atıksuların kirlilik yükünü oluşturan madde özelliklerinden etkilendiği tespit edilmiştir. Ayrıca membran akılarının artmasına paralel olarak işlem sürelerinin kısaldığı belirlenmiştir. Destek membranlarda elde edilen saf su akıları 726,91-3649,43 L/m2saat, atıksu akıları 147,41-2235,28 L/m2saat; MF membranlarda elde edilen saf su akıları 482,64-3030,84 L/m2saat ve atıksu akıları 542,70-2194,11 L/m2saat aralıklarında ölçülmüştür. Arıtma işlemleri sonucunda, atıksularda elde edilen kirlilik yükü giderimlerinin, özellikle AKM ve KOİ parametrelerinde olmak üzere, oldukça yüksek olduğu görülmüştür. Ancak atıksuların pH değerlerinde düzenli ve belirgin bir değişime rastlanmamıştır. Bununla birlikte basıncın yükselmesiyle birlikte, atıksularda kalan KOİ ve AKM miktarlarının daha da azaldığı tespit edilmiştir. Ayrıca gözenek boyutunun küçülmesine bağlı olarak MF membranlarda elde edilen giderme verimleri destek membranlardan daha yüksek olmuştur. Atıksuların, sırasıyla AKM, KOİ ve iletkenlik parametrelerinde, destek membranlar ile elde edilen en yüksek giderme verimleri %96,99-99,98-57,12; MF membranlar ile elde edilen en yüksek giderme verimleri ise %99,15-100-70,65 şeklindedir.