Yüksek Konsantrasyonda Amonyum İçeren Atıksulardan İyon Değişimi İle Amonyum Giderimi

Abstract

Bu çalışmada iyon değişimi teorisinde belirtildiği gibi, sıvı faz konsantrasyonu arttıkça iyon değiştiricinin adsorplama kapasitesinin artacağından hareketle, amonyuma karşı yüksek seçiciliği olan klinoptilolitin, evsel atıksudakinden daha yüksek konsantrasyonda amonyum içeren sularda kapasitesinin ve uygun izoterm modellerinin belirlenmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla, sentetik olarak hazırlanan su numunelerinde ve atıksularda Bigadiç klinoptilolitinin kapasitesi ve izoterm modelleri irdelenmiştir. Çalışmalar ağırlıklı olarak kesikli deneylerden oluşmasına karşın, sentetik olarak hazırlanan gübre numunesinde farklı temas süreleri ve giriş amonyum konsantrasyonları için sürekli sistem çalışması da yapılmıştır. Yapılan çalışma ile Bigadiç klinoptilolitinin sıvı faz amonyum konsantrasyonu arttıkça amonyum tutma kapasitesinin artmasına rağmen, belli bir sıvı faz konsantrasyonundan sonra limit değere ulaştığı görülmüştür. Başka bir ifadeyle, belli bir noktadan sonra sıvı faz amonyum konsantrasyonu arttırılsa bile kapasiteside değişim olmadığı belirlenmiştir. Bütün su numunelerinde 200 mg NH4+/L sıvı faz konsantrasyonuna kadar yüzey kapasitesinde hızlı bir artış olmasına karşın, 1500 mg NH4+/L sıvı faz konsantrasyonundan sonra yüzey kapasitesinde önemli bir değişim görülmemiştir. Ayrıca kullanılan su numunelerinin hepsinde en uygun izoterm modelinin Langmuir izoterm modeli olduğu ortaya konmuştur. Yapılan çalışmada Bigadiç klinoptilolitinin limit amonyum tutma kapasiteleri, distile su ile hazırlanan numunede 19.57 mg NH4+/g klinoptilolit, şebeke suyu ile hazırlanan numunede 17.51 mg NH4+/g klinoptilolit, sentetik olarak hazırlanan gübre suyu numunesinde 15.87 mg NH4+/g klinoptilolit, çöp sızıntı suyunda 13 mg NH4+/g klinoptilolittir. Sürekli sistem deneyleri ile yapılan kırılma noktası (breakthrough) analizlerinde, beklendiği üzere, temas süresi arttıkça sistemin servis süresinin uzadığı ve rejenerasyon için gerekli olan zamanın geciktiği görülmüştür. Giriş konsantrasyonu açısından bakıldığında, yüksek giriş konsantrasyonlarında sistemin servis süresinin daha kısa olduğu belirlenmiştir.

Ammonium removal capacity of clinoptilolite is expected to increase with increasing ammonium concentration in the liquid phase in accordance with the ion exchange theory. Ion exchange capacity of clinoptilolite and the most suitable isotherm model was determined for higher ammonium concentrations as compared to domestic wastewater. For this purpose, Bigadic clinoptilolite was employed and capacities determined for different water/wastewater samples in this work. Although runs were generally made as batch experiments, continuous system experiments were also made for synthetic fertilizer wastewater. This work has shown that although ammonium capacity of clinoptilolite increases with increasing ammonium concentration in the liquid phase, it reaches a limit value. That is the capacity of clinoptilolite does not change after a point regardless of how much ammonium concentration is increased. Capacity of clinoptilolite increases rapidly up to 200 mg NH4+/L liquid phase concentration, but does not change appreciably after 1500 mg NH4+/L liquid phase concentration. Also, Langmuir isotherm model is the most suitable model for all kinds of water investigated in the “higher concentration” range. Ammonium removal capacities of Bigadic clinoptilolite for different water/wastewater samples were 19.57 mg NH4+/g clinoptilolite for distillated water, 17.51 mg NH4+/g clinoptilolite for tap water, 15.87 mg NH4+/g clinoptilolite for synthetic fertilizer wastewater and 13 mg NH4+/g clinoptilolite for landfill leachate. Breakthrough analyses show that contact time and influent concentration are important parameters that effect system performance on a continuous basis. Service time increase sand regeneration time is delayed as contact time increases. On the other hand, service time decreases at higher influent concentrations.