Modifiye Edilmiş Zeolit Yataklı Reaktörde Tekstil Endüstrisi Boyahane Atıksularından Renk Gideriminin Araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, zeolit sabit yataklı kolon reaktörde gerçek tekstil atıksuları içerisindeki reaktif boyarmaddelerinin zeolit üzerine adsorpsiyonu yoluyla renk giderimi araştırılmıştır. Negatif sülfonat gruplarına sahip olan reaktif boyaların negatif yüklü zeolit yüzeyine adsorpsiyonu zor olduğundan, doğal zeolit ile yapılan çalışmalarda düşük adsorpsiyon kapasitesi görülmüştür. Bu yüzden adsorpsiyon kapasitesini arttırmak için doğal zeolit yüzeyi, tipik kuaterner amin yüzey aktif maddesi hegzadesil trimetil amonyum bromür (HTAB) ile modifiye edilmiştir. Adsorpsiyon çalışmaları modifiye zeolitli (HTAB zeolit) sabit yataklı kolon reaktörde yürütülmüş ve gerçek tekstil atıksuyundan renk gideriminin performansı test edilmiştir. Deneyler üç aşamalı olarak yapılmış olup her deney serisi, kolondaki zeolitin HTAB ile modifiye edilmesini takiben, modifiye zeolitli yatakta tekstil atıksuyundan renk giderilmesini içermektedir. Deneylerin sonunda en iyi modifikasyon ve renk giderimi şartlarında rejenerasyon çalışmaları yapılmıştır. Modifikasyon prosesi ve renk gideriminde, kırılma (breakthrough) eğrileri değişik HTAB konsantrasyonları için, normal çıkış konsantrasyonuna (C/Co) karşılık, zaman (dakika) ve yatak yüksekliği (BV) olarak çizilerek elde edilmiştir. Optimizasyon çalışmalarında değişken olarak; 1-7.5 g/l aralığında olmak üzere HTAB konsantrasyonu, 0.015-0.075 l/dk aralığında olmak üzere HTAB besleme debisi, yine 0.025-0.075 l/dk aralığında olmak üzere renkli atıksu besleme debisi ve 12.5-50 cm aralığında olmak üzere yatak yüksekliği kullanılmıştır. Adsorpsiyon çalışmalarının ardından zeolit yatağın rejenerasyon çalışmaları pH 10 ve 12 ve sıcaklık 30 ve 60oC koşullarında yapılmıştır. Çalışmada optimum deney parametrelerinin tespiti amacıyla Taguchi metodu uygulanmış ve arıtma sisteminin maliyet analizi yapılmak suretiyle arıtılan atıksuyun birim maliyeti hesaplanmıştır. Deney sonuçları, 1 g/l HTAB konsantrasyonunda yapılan modifikasyonun diğerlerine göre gerçek tekstil atıksuyundan daha iyi renk giderimi sağladığını göstermiştir.

In this study, color removal via adsorption of reactive dyes from wastewater collected from a textile industry dye bath house effluent in a fixed bed column reactor onto zeolite was investigated. There is relatively low adsorption capacity for natural zeolite because of its negatively charged surface. In order to increase the adsorption capacity, the surface of natural zeolite was modified with a typical quaternary amine surfactant hexadecyltrimethylammonium bromide (HTAB). In this respect, adsorption studies were carried out using modified zeolite in the fixed bed reactor and color removal performance of real textile wastewater was investigated. A series of systematic adsorption tests were conducted at three stages. Each run consisted of modifying zeolite with HTAB in the column followed by removal of color from the real textile wastewater in the modified zeolite bed. At the end of each experiment regeneration tests have been performed. Breakthrough curves for modification process were constructed for several HTAB concentration values by plotting normalized effluent concentration (C/Co) versus time (in minutes) and bed volumes (BV). Optimization studies had 4 variables. These are, HTAB concentrations, varying from 1 to 7.5 g/l; HTAB flow rate, varying from 0.015 to 0.075 l/min.; wastewater flow rate varying from 0.025 to 0.075 l/min, and bed height varying from 12.5 to 50 cm. Regeneration studies have been performed after the adsorption studies under the condition of pH 10-12 and temperature 30-60oC. In addition, the Taguchi method was implemented in determination of optimum experiment parameters. Unit cost for treated wastewater was estimated by performing a cost analysis for the treatment system. Experimental results indicated that modification of 1 g/l HTAB concentration showed the best performance for the color removal from the real textile wastewater.