EPA

İçme Suyu Arıtımında DOM İyon Değiştirici Reçineler Kullanılarak Giderilmesi

İyon değiştirme yüksek kalitede su elde edilebilen oldukça seçici ve kararlı bir DOM giderim prosesidir. Doğal sularda bulunan DOM’un birçoğunun negatif yüklü karakteristiğinden dolayı anyon değiştirici reçineler kullanılarak DOM giderimi sağlanabilir.

İçme Suyu Arıtımında DOM’larin İyon Değiştirici Reçineler Kullanılarak Giderilmesi

İyon değiştirme ile DOM adorpisyonunun hidrofilik reçinelerde daha etkin olduğu bulunmuştur (Bolto ve ark., 2002). Bazı humik maddeler anyon değişim prosesi ile giderilirken, humik maddelerin bir kısmı ise pozitif yüke sahip olmadıkları asidik ortamlarda Van der Waals kuvvetlerinin etkin olduğu yüzey adsorpsiyonu ile giderilebilir.

Zayıf bazik anyon değiştirme reçineleri üçüncül amin grupları içerir, bu gruplar fonksiyonel grupların protonlaştığı sadece asidik pH aralıklarında etkindirler. Kuvvetli bazik anyon değiştirici reçineler geniş pH değerlerinde pozitif yüklü dördüncül amin grupları içerirler ve bu gruplar negatif yüklü organik bileşiklerin çoğunu giderirler. Nötral pH değerlerinden bazik pH değerlerine doğru negatif yüklü anyonları barındıran DOM’un çoğu, anyon değiştiriciler tarafından giderilmeyebilir.

Kuvvetli bazik reçineler zayıf bazik reçinelere göre DOM tutma oranları, kapasiteleri ve rejenerasyon verimlilikleri bakımdan daha üstündür. Reçine iskeleti ve por yapısı DOM giderimizde önemli parametrelerdir. Akrilik iskelet yapısına sahip reçinelerin polistiren, katı ve aromatik yapılı reçinelere göre daha fazla organik madde gidermektedirler (Fu ve Symons 1990).

Anyon değişim reçinelerinin por yapıları, jel içeren veya porlu olarak sınıflandırılabilir. Makroporlu reçineler jel fazına eklendiğinde gerçek gözeneklere sahip iken, jel içeren reçineler hemen hemen hiç pora sahip değildir. Bu yüzden makroporlu reçineler iç yüzey alanlarına sahiptir ve jel içeren reçinelere göre daha çok organik moleküllere erişebilmektedirler (Fu ve Symons 1990). Bu da reçine yapılarına bakılmaksızın yüksek su içeren ve porlu reçinelerin DOM gideriminde daha etkin rol oynadıklarını göstermektedir (Bolto ve ark., 2002).

Diğer çalışmalar, iyon değişiminin DYÜ oluşumuna sebep olan DOM gideriminde etkin bir metot olduğunu göstermiştir. Poliakrilik iskelete, dördüncül amin fonksiyonel gruplara ve makroporlu yapılara sahip kuvvetli bazik reçineler DOM gideriminde en etkin reçinelerdir. İyon değiştirici reçinelerin DOM giderimi ile ilgili literatürde yer alan genel yargılar şu şekildedir;

İyon değiştiricinin por büyüklüğü ve büyüklük dağılımı, büyük molekül ağırlıklı DOM fraksiyonlarının giderimi için oldukça önemlidir, küçük çaplı reçine partikülleri DOM gideriminde daha etkindir Poliakrilik iskelete sahip reçineler, DOM gideriminde stiren yapılı reçinelerden daha üstündür, daha esnek akrilik iskeletli reçineler, daha fazla su adsorblanmasına ve şişmesine izin vermekte olduğunu ve tıkanmaya karsı daha az eğilimli olduğu sonucuna varılmıştır.

Bunlara ek olarak akrilik iskelet, hidrofobik organik asitlerin yanında hidrofilik organik asitlerin de giderimlerini kolaylaştırdığı varsayılmaktadır. Aynı zamanda yüksek poroziteye sahip makroporlu reçineler, jel içeren reçinelerle karşılaştırıldığında sürekli proseslerdeki baskılara karsı daha dayanıklıdır: Makroporlu reçinelerin, hidrolik basınç ve klor içeren agresif şartlarda jel içeren reçinelerden daha fazla fiziksel kararlılığa sahip oldukları bilinmektedir. Manyetik içeriğe sahip reçinelerin, reçine ayırım tanklarında geri kazanımları daha etkilidir: Manyetik içeriğe sahip reçineler, reçine ayrım ünitesinde reçinelerin geri kazanılmasını kolaylaştırmaktadır. Bu özellik dikkate alınarak MIEX® reçinesi ve prosesi üretilmiştir.

Hümik maddeler gibi DOM’un anyonik bileşenlerini gidermek için, Avustralya’da Orica ve Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) ile Australian Water Quality Centre (AWQC) tarafından yapılan ortak araştırmalar sonucu MIEX® (Manyetik İyon Değiştirici) Reçine üretilmiştir.

Diğer konvansiyonel reçinelere göre 2 ila 5 kat daha küçüktürler. Küçük MIEX® reçineleri, daha geniş dış spesifik yüzey alanına ve taneciklerin yüzeyinde daha fazla aktif değişim bölgelerine sahip olduklarından, değişim kapasiteleri daha yüksektir ve adsorpsiyon kinetikleri daha hızlıdır. Bu da, ÇOK kinetik değişimlerine ve tıkanmaya karsı dirence olumlu yönde katkıda bulunmaktadır.

MIEX® reçinesinin polimerik yapısında bulunan demir oksitler sayesinde reçine manyetik bir içerik kazanmaktadır. Böylelikle her bir reçine tanesi küçük bir mıknatıs gibi davranarak karışımın durdurulmasıyla kolayca yığınlar oluşturmaktadır. Oluşan bu yığınlar reçinenin geri dönüşümünü kolaylaştırır ve rejenerasyon ünitelerinde rejenere edilerek yeniden kullanımları sağlanır.

MIEX® reçinesi sadece DOM’un anyonik iyonlarını değil aynı zamanda Bromür, Sülfat, Sülfür ve Arsenat gibi negatif yüklü inorganik iyonları da giderebilmektedir (Brouke vd., 2001, Singer ve Bilyk 2002). Bromür giderimi ile sağlık açısından oldukça zararlı olan bromür içeren DYÜ’nin oluşum potansiyelinde azalma sağlanır. Bu yüzden MIEX® prosesi, su arıtımında geniş bir uygulama alanına sahiptir (Harman,2006).

Singer ve Bilyk (2002), MIEX® reçinesi ile arıtım sonucu THM ve HAA oluşum potansiyeli sadece alüm ile yapılan koagülasyona göre daha az olduğunu bulmuşlardır. MIEX® prosesi ile ÇOK’nun önemli bir kısmı giderildiği için, MIEX®’den bir sonraki arıtma aşaması olan koagülasyonda kullanılan koagülant miktarında azalmalar sağlamaktadır.

Kullanılan koagülant miktarındaki azalma ile çamur atığı da daha az oluşmakta ve bertarafı maliyetini de oldukça düşürmektedir. Ayrıca MIEX® prosesi koagülasyonda ve dezenfeksiyonda kullanılan kostik soda (pH ayarlamaları için) ve dezenfeksiyon kimyasallarının kullanımlarını da azaltır (Delphos ve ark., 2001).

Bolto ve ark. (2002) koagülantların ve iyon değiştiricilerin farklı DOM bileşiklerini giderebildiğini göstermişlerdir. Bu yüzden koagülasyon ve iyon değişim proseslerinin birlikte uygulanması ile DOM giderim verimi arttırılabilir. Koagülantlar tercihen daha büyük molekülleri giderirken reçinler genellikle daha küçük ve yüklü bileşenleri etkin olarak giderebilirler.

MIEX® ve koagülasyonun birlikte kullanımı ile organik maddenin azaltımı sonucu klorür ihtiyacı azalır ve arıtılmış sudaki bakiye klorun kararlılığı artar. Çalışılan farklı pilot ölçekli tesislerde koagülasyon ve MIEX + Koagülasyon prosesleri sonrasında ÇOK ve UV254 giderimleri karşılaştırılmıştır.

Elde edilen sonuçlara göre, çalışmaların tümünde koagülasyondan önce uygulanan MIEX prosesi konvansiyonel koagülasyon ile karsılaştırıldığında, MIEX + Koagülasyon prosesi ÇOK ve UV giderim verimlerini artırmıştır. Günümüzde MIEX® prosesi, sadece Avustralya’da iki tane gerçek ölçekli arıtma tesisinde uygulanmaktadır: 112,5 ML/gün (30 MGD) kapasiteli Batı Avustralya’da bulunan Wanneroo Arıtma Tesisi (Lange, 2001 ve Smith ark., 2002) ve 2,5 mL/ gün (0,66 MGD) kapasiteli Güney Avustralya’da bulunan MT. Pleasent Arıtma Tesisi’nde uygulanmaktadır (Harman, 2006).

Etiketler
Daha Fazla Göster

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu
Kapalı
Kapalı