Elektrokoagülasyon yöntemleri ile yağ-su emülsiyonlarının ayrılması

Günümüzde su içinde oldukça yaygın bir kirletici olan yağlar, petrokimya tesislerinde, maden işletmelerinde, gıda endüstrilerinde ve birçok endüstriyel proses sonucunda oluşan suların içinde genellikle emülsiyon halinde bulunmaktadır. Bunun dışında, deniz üzerinden yapılan petrol taşımacılığında ve petrol üretimi esnasında sürekli meydana gelen petrol sızıntıları/dökülmeleri büyük miktarda yağ bazlı kirletici içeren petrolün, su kaynaklarına karışarak yağlı atıksuların oluşmasına sebep olmaktadır. Petrol sızıntılarının-kazalarının sıklıkla yaşanması ve emülsiyon haldeki yağ-su karışımlarının doğrudan alıcı ortamlara deşarj edilmesi, çevreye ve canlı yaşamı üzerine zararlı etkiler oluşturacağından, bu tür atıksuların verimli bir şekilde arıtılması büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, sürdürülebilir su yönetimi için etkili ve umut verici bir yöntem olarak değerlendirilen elektrokoagülasyon (EC) ve ileri elektrokoagülasyon prosesi olarak adlandırılan elektro-persülfat yöntemi (EPS) ile yağ-su emülsiyonlarının arıtılması amaçlanmıştır. Deneysel çalışmalar için model bir yağ-su emülsiyonu hazırlanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, üç farklı elektrot konfigürasyonu ile yağ-su emülsiyonlarının EC ile arıtımı gerçekleştirilmiş ve en ekonomik elektrot çifti belirlenmiştir. Çalışmanın devamında, yağ-su emülsiyonlarının ayrılması için EC ve EPS prosesi cevap yüzey yöntemi (RSM) ve Box-Behnken tasarımı (BBD) kullanılarak modellenmiş ve işletme şartları optimize edilmiştir. BBD ile işletme parametrelerinin (EC için pH, akım yoğunluğu ve elektroliz süresi; EPS için pH, akım yoğunluğu, persülfat (PS)/KOİ ve elektroliz süresi), sistem yanıtı (KOİ giderimi) üzerindeki etkileri ve birbirleriyle etkileşimleri ortaya konmuştur. Nötr pH'da, maksimum KOİ giderimi için model yardımı ile belirlenen optimal işletme şartları EC için 27 mA/cm2, 37 dk ve EPS için 27 mA/cm2, 25 dk ve PS/KOİ=0,5'dir. Optimum koşullar altında BBD tarafından tahmin edilen ve doğrulama deneyleri sonucu KOİ giderim verimi EC ve EPS için sırasıyla %100, %97,15 ve %88,18 ve %87,94 olarak ve toplam maliyet EC ve EPS için sırasıyla 2,061 €/m3 ve 1,19 €/m3 olarak belirlenmiştir. Çalışma neticesinde EC, EPS prosesine göre daha yüksek atıksu arıtma performansı sağlamıştır. Ancak, ekonomik açıdan EPS prosesi daha verimli yağ-su emülsiyonlarının arıtımını sağlamıştır. Anahtar Kelimeler: Elektrokoagülasyon, Elektro-persülfat, Optimizasyon, Sonifikasyon, Yağ-su emülsiyonu,