Ecotoxicity evaluation of slag from spent battery recycling: Reduction of lead by stabilization/solidification

dc.contributor.advisor Talınlı, İlhan
dc.contributor.author Erkan, Vesile Özlem
dc.contributor.authorID 465457 tr_TR
dc.contributor.department Çevre Mühendisliği tr_TR
dc.contributor.department Environmental Engineering en_US
dc.date.accessioned 2020-12-08T09:10:44Z
dc.date.available 2020-12-08T09:10:44Z
dc.date.issued 2012
dc.description Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012 tr_TR
dc.description.abstract Son yıllarda kurşun tüketimi, özellikle geri dönüştürülebilir kurşun içerikli ürünlerin kullanımı önemli ölçüde artmıştır. Geri dönüştürülebilir kurşun içerikli ürünlerin en büyük bölümünü hurda akümülatörler oluşturmaktadır. Akü geri dönüşüm sektörü özellikle son yirmi yılda, kurşun geri dönüşümünün önemi ve yatırımcıya getirdiği kar nedeniyle çok gelişmiştir. İkincil kurşun üreticileri, bir geri dönüşüm & geri kazanım tesisi olmaktan ziyade bir endüstri kategorisi olarak karşımıza çıkmaktadır. Avrupa'da (EU Directive 91/157EEC) ve Türkiye'de (Atık Akümülatör ve Pillerin Kontrolü Yönetmeliği, 25569 sayılı Resmi Gazete, 2004) yayımlanan yönetmeliklerin getirdiği ayrı toplama, geri kazanma ve geri dönüştürmek yükümlülükleriyle birlikte, ikincil kurşun üretici firmaların sayısı günden güne artmaktadır. Türkiye'de günümüzde 12 milyon adet akü üretilmekte ve bu akülerden her yıl 80-120 bin ton atık oluşmaktadır. Hurda olarak nitelendirilen akülerin %90-95 oranlarında geri dönüştürülebildiği söylenebilir. Bununla birlikte, hurda akülerin geri dönüşümünün sağlanabildiği içeriğindeki kurşun ve kurşun bileşenleri en yüksek oranlarda yer almaktadır. Kurşun ve kurşun bileşenleri dışında aküyü oluşturan plastik ve diğer değerli malzemelerden oluşan parçalar da lisanslı firmalar aracılığıyla değerlendirilerek geri dönüşümleri sağlanmaktadır. Hurda otomobil aküleri bu endüstrilerde üretim hammaddesi olarak kullanılmaktadır. Kırılarak fiziksel ve kimyasal özelliklerine gore ayrılan akü kısımları, her bir kısmın özelliğine gore farklı yöntemlerle geri kazanılır ve geri dönüştürülür. Bu endüstriyi tanımlarken, geri kazanım faaliyetleri sonucu ortaya çıkan atıklar da çok iyi bir şekilde tanımlanmalıdır. Kurşun içerikli atıklar tehlikeli atık olarak değerlendirilmekte ve ciddi boyutta çevresel tehlike oluşturmaktadır. Tehlikeli atıklar konvansiyonel atıklardan farklı olarak yönetilmesi gereken ve çevre açısından bir tehlike ve zarar kriteri ile ortaya çıkan atıklar olarak bilimsel literatürde görülmektedir. 20-30 yıllık tarihçesi içerisinde çeşitli çevre felaketleri nedeniyle bu atıklara öncelik verilmiş ve yönetimlerinin diğer atıklara göre zahmetli ve zor olduğu anlaşılmıştır. Tehlikeli atıkları diğer atıklardan ayırt edebilme gereği ortaya çıktığında "farklı bir atık" tanımlamak ve bu atık üzerinden tehlike kriteri varsa tehlikeli atık tespiti yapmak mümkün olmuştur. Öte yandan bu tespitler ile oluşturulan yönetmelikler tehlikeli atıkları belirli ölçüde tespit etmesine rağmen tehlikeli olmayan atığı da bu listelerden ayırt etmek gerekmiştir. Yönetmeliklerin bütün yararlarına rağmen her koşul ve yörede farklı atık türlerine göre statik bir yapı oluşturmaları mümkün değildir. Bu nedenle tehlikeli atık tanım ve tespitinde tehlike kriteri ile atığın yönetim şekilleri ve diğer bazı faktörler etkin olmaktadır. Tehlikeli atıklar için tehlikeli olma ana kriterleri; parlayıcılık, patlayıcılık, korozivite, reaktivite ve toksisite olarak sıralanmıştır. Bunların yanında kanserojenlik, akümülasyon, tutuşabilirlik, dirençlilik vb. zarar verme potansiyelleri bu kriterler ile birlikte yer almakta ve Birleşik Potansiyel Risk (CPR) olarak bilinmektedir. Çevre mevzuatı ve yönetmelikleri açısından değerlendirildiğinde çevresel ekosisteme oluşabilecek kurşun sızıntısı farklı yollarla açığa çıkabilecek akü geri dönüşüm endüstrisi atıklarının önemli çevresel etki oluşturmasına neden olan parametreler arasına girmektedir. Ciddi bir atık analizinin yapılarak tesiste oluşan her bir çevre boyutunun değerlendirilmesi gerekmektedir. Daha önce de bahsedildiği gibi atığı tehlikeli yapan kriterlerin her biri için tüm atıklar değerlendirmeyye tabi tutulmalıdır. Tehlikeli atıkların kontrolü yönetmelikleri açısından bakacak olursak Avrupa'da ve Avrupa'dan adapte edildiği üzere Türkiye'de atıklar, içerisinde "ekotoksisite (H 14)" kodunun da yer aldığı 14 tehlikelilik parametresi ile sınıflandırılmaktadır. Ekotoksikolojik olarak atıkların değerlendirilmesine yönelik kimyasallar ile toprağa yönelik tehlikenin belirlenmesi açısından testler yapılmaktadır. Bu testler atıklardan eluat elde edilerek eluatın analiz edilmesi veya atıkların katı formunun analiz edilmesi ile sonuçlandırılmaktadır. Ortaya çıkan konsatrasyon değerine göre oluşturan aralıklardan hangisinin içerisinde sonuçlar kalırsa atığın o sınıfta olduğu –tehlikeli veya tehlikesiz- belirlenmektedir. Genellikle bir atığın tehlikelilik özelliğine karar verilmesi için birleşik risk potansiyelinin her bir kimyasal faktör için değerlendirilmesi ve aynı zamanda doğaya sızma yollarının ortaya koyulması, bu atıkların taşınma, depolama, bertarafı veya yeniden kullanımı sırasında insanların ve diğer canlıların maruziyeti ile sonuçlanabilecek durumların göz önünde bulundurulması ile bir arada değerlendirme yapılması gerekmektedir. Bu nedenle eluat elde edilerek yapılan sızıntı testleri atığın içeriğindeki her bir bileşen için değerlendirme yapmak yerine içeriğin tamamının sızma potansiyelini değerlendirdiği için sucul yaşam ve toprağa etki anlamında tehlikeliliğin belirlenmesinde daha sağlam bir değerlendirme yöntemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Tehlikeli atık olduğu düşünülen atık örnekleri üzerinde tehlike kriterini belirleyecek en önemli deneylerden biri zehirlilik testidir. Bu test çok çeşitli yöntemlerle yapılmasına rağmen atığın formuyla da ilgili olarak ön hazırlık gerektirir. Özellikle katı ve çamur formundaki atıklar için EPT (extraction prosedure toxicity) ya da TCLP (toxicity characteristic leaching prosedure) hazırlığı yapılarak sonuçlar değerlendirilmektedir. US EPA Toksisite Karakteristiği Sızıntı Prosedürü (TCLP) DIN 38414-4 veya Toksikolojik Ekstraksiyon Prosedürü (EPT) yaygın olarak kullanılan sızıntı testleridir. Yapılan araştırmalar atık kompozisyonundaki bireysel parametrelerin değerlendirilmesiyle karar verilen tehlikelilik özelliğinin her zaman doğru sonuç vermeyebileceği, bireysel değerlendirmenin ötesine geçebilecek, atığın tüm kompozisyonunun çevresel ekosisteme sızıntısının toksisitesini değerlendirecek bir metodun yaygınlaştırılması gerekliliğini işaret etmektedir. Atıkların ekotoksikolojik olarak değerlendirmesi diğer değerlendirmelere göre daha az sayıda olmakla beraber yalnızca birkaç araştırmanın konusu olarak karşımıza çıkan sızıntı testi ile birlikte ekotoksisite değerlendirmesi yapan çalışma bulunmuştur (Wilke ve diğ, 2008). Aslında, toksisite testleri atıkların toplam kompozisyonunu değerlendirmek için yapılmalıdır. Bununla birlikte bireysel kirletici parametrelerin limit değerlendirilmesi ve ifade edilmesi, sinerjik veya antagonistik olarak ortaya çıkabilecek özellikleri yansıtmadığı görülmektedir. Yapılan bu araştırmadan sonra bir atığın H 14 tehlike koduna sahip olduğuna karar verilirse bu tehlikeli atığın detoksifikasyonunun sağlanması için uygun arıtma teknikleri araştırılmalı ve uygulanmalıdır. Detoksifikasyon yöntemi olarak çeşitli teknikler çeşitli kimyasallar kullanılarak sağlanılabilir. Bu çalışmada stabilizasyon ve solidifikasyon seçeneği değerlendirilmiştir. İkincil kurşun üretiminden kaynaklanan katı cüruf için ekotoksikolojik değerlendirme sonrasında ortaya çıkan özelliklere göre detoksifikasyon yöntemlerinden en çok kullanılanlardan biri olan stabilizasyon ve solidifikasyon yönteminin uygulanabilirliği araştırılmıştır. Stabilizasyon ve solidifikasyon atık içerisindeki sızma ihtimali olan parametrelerin kimyasal olarak bağlanarak atığın düzenli depolama sahalarına gönderilmeden önce toprağa sızıntı olasılığını ortadan kaldırmak için sıklıkla uygulanan yöntemlerin başında gelmektedir. Genellikle toksik metal içerikli çamur atıklara ve su içeren toksik ağır metallere karşı kullanılan bir yöntemdir. Bu çalışmada kurşun içerikli cürufun ekotoksikolojik olarak değerlendirmesi yapılmıştır. Değerlendirmesi yapılan atığın ve stabilizasyon/solidifikasyon tekniğiyle farklı oranlarda beton malzeme içerisinde immobilize edilmesiyle ekotoksisite giderilmeye çalışılmıştır. Kullanılan bitüm içinde %25, %50 ve %75 oranlarında kurşun geri dönüşümü prosesine ait döner fırın cürufu eklenmiştir. Toksisite testleri, BioToxTM Vibrio fischeri adı verilen bakterilerle gerçekleştirilmiş ve elde edilen EC50 değerleri incelenmiştir. Test yapılan 2,88 ve 4,93 pH değerlerinde cüruf atığından sızan metallerin geri kazanımı ve prosese geri döndürülme verimini hesaplamak amacıyla elde edilen eluatlarda metal çöktürme işlemi uygulanmıştır. tr_TR
dc.description.abstract The use of lead has evolved over the years, with a significant growth in recyclable uses. One of the main recyclable spent materials is spent automobile battery. The battery-recycling has changed dramatically over the past ten to twenty years as the importance and economy of lead recovery was discovered. Secodary lead production recently comes out to be a category of industry, other than a recovery facility. With regards to EU directive 91/157/EEC (revised in 2006,2006/66/EC) and Turkish Spent Batteries and Accumulators Control Regulation (Official Journal, 31 August 2004, No: 25569) and, waste accumulators and batteries must be collected separately than other wastes, they must be recycled and recovered or disposed. Battery producers are obliged to ensure or cause to be ensured the collection, recovery, and disposal of spent batteries through participation in a special system. As enforcements are set with these regulations, number of secondary smelting facilities have been increased over the years. Spent batteries are used as raw materials after they are crushed and separated due to physical/chemical characteristics of content. As describing a secondary lead production industry, their outputs are also needed to be described. Lead containing wastes are highly hazardous and have important impacts on environment. In this research, processes of a secondary lead production facility were investigated and hazardous wastes were examined. Ecotoxicological assessment is performed on lead containing rotary furnace slag. US EPA TCLP test is performed for obtaining eluates for toxicity assay. Stabilization/solidification technique is applied to reduce toxicity of slag. Toxicity tests are applied to both to raw slag samples' and block samples' leachates by using BioToxTM, Vibrio fischeri luminescence bacteria. Metals precipitation of leachates are performed by using NaOH and lime. Recovery of metals ratios from slag leachates is investigated.   en_US
dc.description.degree Yüksek Lisans tr_TR
dc.description.degree M.Sc. en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11527/18909
dc.language.iso en tr_TR
dc.publisher Fen Bilimleri Enstitüsü tr_TR
dc.rights Kurumsal arşive yüklenen tüm eserler telif hakkı ile korunmaktadır. Bunlar, bu kaynak üzerinden herhangi bir amaçla görüntülenebilir, ancak yazılı izin alınmadan herhangi bir biçimde yeniden oluşturulması veya dağıtılması yasaklanmıştır. tr_TR
dc.rights All works uploaded to the institutional repository are protected by copyright. They may be viewed from this source for any purpose, but reproduction or distribution in any format is prohibited without written permission. en_US
dc.subject Kurşun tr_TR
dc.subject Katılaştırma tr_TR
dc.subject Cüruf tr_TR
dc.subject Lead en_US
dc.subject Slag en_US
dc.subject Solidification en_US
dc.title Ecotoxicity evaluation of slag from spent battery recycling: Reduction of lead by stabilization/solidification en_US
dc.title.alternative Hurda akü geri dönüşüm prosesinde oluşan cürufun ekotoksikolojik değerlendirmesi: Stabilizasyon/solidifikasyon yöntemiyle kurşun azaltımı tr_TR
dc.type Thesis en_US
dc.type Tez tr_TR
Dosyalar
Orijinal seri
Şimdi gösteriliyor 1 - 1 / 1
thumbnail.default.placeholder
Ad:
465457.pdf
Boyut:
2.55 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Açıklama
Yüksek lisans tezi
Lisanslı seri
Şimdi gösteriliyor 1 - 1 / 1
thumbnail.default.placeholder
Ad:
license.txt
Boyut:
3.06 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Açıklama