Geri Dön

Fe (II) ve Mn (II)'nin atmosferik oksijenle oksidasyonuna suda bulunan bazı organik ve inorganik maddelerin etkisi

The effects of some organics and inorganics in waters on the Fe (II) and Mn (II) oxidation by the atmospheric oxygen

  1. Tez No: 151263
  2. Yazar: AYŞEGÜL ÜNAL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CUMALİ KINACI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2004
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 124

Özet

ÖZET Fe(IT) ve Mn(n)'NİN ATMOSFERİK OKSİJENLE OKSIDASYONUNA SUDAKİ BAZI ORGANİK VE İNORGANİK MADDELERİN ETKİSİ Bu çalışma ile özellikle mevsimsel değişimlerin meydana geldiği aylarda İstanbul'a su temin edilen yüzeysel su kaynaklarında artış gösteren Fe(II) ve Mn(II) konsantrasyonlarının atmosferik oksijenle oksidasyonuna Zn(II), Ni(II), Fe(II), Mn(II) ve potasyum hidrojen fitalatın etkisinin araştırılması, aynca uygulama açısından pratik sonuçlar üretilmesi amaçlanmıştır. Çalışma, laboratuar ölçekli deney tesisatı kullanılarak sabit sıcaklık, pH, alkalinite ve oksijen kısmi basıncında, 3 aşamada gerçekleştirilmiştir: Birinci aşamada deiyonize suda Fe(II) ve Mn(II)'nin atmosferik oksijen ile oksidasyonu; ikinci aşamada Ömerli Barajı Arıtma Tesisi girişinden alınan hamsu örnekleri üzerinde Fe(II)'nin oksidayonuna Zn(II), Ni(II), Mn(II) ve potasyum hidrojen fitalatm etkileri ve üçüncü aşamada Ömerli Barajı Arıtma Tesisi girişinden alman hamsu örnekleri üzerinde Mn(II) oksidasyonuna Fe(II)'nin etkisi incelenmiştir. Deneysel çalışmanın ilk aşamasında deiyonize su ile hazırlanan Fe(II) çözeltilerinin belirlenen konsantrsayonlarmda (0,5-10 mg/1) yapılan oksidayon çalışmalarında (pH: 6.7; Sıcaklık: 25C°; Alkalinite: 2x1 0“2 eq/l), oksidasyon hızının daha sonra gerçekleştirilen doğal su örneklerinin oksidasyonu hızına oranla oldukça yavaş olduğu gözlemlenmiştir. Fe(II) oksidayonunun yavaş olmasına bu çalışma grubunda kullanılmış olan düşük pH'm yol açtığı düşünülmektedir. Aym aşamada (pH: 9.5; Sıcaklık: 25 °C; Alkalinite: 2xl0”2 eq/l) Mn(II) oksidasyonu için yapılan çalışmalarda ise Mn(II)'nin çok az bir kısmının oksitlendiği gözlemlenmiştir. Oksitlenmiş Mn(II) miktarının az çıkmasının sebebi, kullanılan 0,45 um filtre kağıdının koloidal boyuttaki oksitlenmiş Mn(II)'leri tutamaması olarak yorumlanmıştır. Ömerli 'deki Su Arıtma Tesisi girişinden alman ham su örnekleri üzerinde Fe(II) oksidasyonuna Mn(II)'nin etkisi incelenmiştir. Doğal su numunelerinde Mn(II) bulunmasının, özellikle 0.5 ve 1.0 mg/l'lik Fe(II) başlangıç konsantrasyonları için atmosferik oksijenle temasın ilk dakikalarında, Fe(II) oksidasyonunu belirgin bir şekilde yavaşlattığı görülmüştür. Bu yavaşlamanın sebebinin pH 6 civarında iken Mn(II)'nin Mn203(s)'e ve pH 7 civarında da iken ise Mn(II)'nin Mn304(s)'e oksitlenmesinden kaynaklandığı sanılmaktadır. Bu etki daha sonra Fe(III)'ün katalitik ekisinin de söz konusu olmasıyla azalarak devam etmektedir. Fe(II)'nin 3.0 ve 5.0 mg/l'lik başlangıç konsantrasyonlarında, bu yüksek konsantrasyonlara bağlı olarak Fe(III)'ün katalitik etkisinin de artması sebebiyle Mn(II) varlığının oksidasyonu yavaşlatıcı etkisinin daha az belirgin olduğu tesbit edilmiştir. Aynı miktarlardaki Mn(II) varlığının farklı Fe(II) xıvbaşlangıç konsantrasyonlarında etkilerinin incelendiği çalışmadan da, başlangıç Fe(II) konsantrasyonunun artışına paralel olarak oksidasyon hızının arttığı ve Mn(II)'nin Fe(II) oksidasyon hızını yavaşlatıcı etkisinin tamamıyla [Mn(II)] / [Fe(II)] oramna bağlı olduğu açık bir şekilde görülmüştür. Ham su örnekleri kullanılarak yapılan Zn(II) varlığında Fe(II) oksidasyonunda, tesbit edilen en önemli noktalardan biri Zn(II) varlığının, 1.10 phenanthroline yöntemine göre Fe(II) tayini için literatürde belirtilenden farklı olarak daha düşük konsantrasyonlar için de negatif yönde girişim yapıcı bir etkisinin olmasıdır. Bu etki göze alınarak yapılan çalışmalar değerlendirildiğinde Zn(II) varlığının Fe(II) oksidasyon hızını oksidasyon süresi ilerledikçe azalarak devam eden bir etki ile yavaşlattığı belirlenmiştir. Ham su üzerinde Fe(II) oksidasyonuna Ni(II) konsantrasyonunun etkisi de incelenmiştir. Çalışmanın bu aşamasında, 2.0mg/l'den düşük konsantrasyonlardaki Ni(II) varlığının Fe(II)'nin atmosferik oksijenle oksidasyonunda, oksidasyon hızı üzerinde bir etkisi olmadığı görülmüştür. Demir ve nikelin her ikisi de VIIL grup elementi olup hemen hemen aynı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir. Ancak Fe2+ daha aktif bir element olup sulu ortamlarda çok kolay oksitlenirken, Ni2+'nın çok nadir olarak M2O3XH2O kompleksini oluşturarak oksitleniyor olması nedeni ile Fe(II)'nin atmosferik oksijenle oksidasyonu üzerine Ni(II)'nin etkisinin olmadığı düşünülmüştür. Ham su üzerinde Fe(II) oksidasyonuna, potasyum hidrojen fitalatm etkisi de araştırılmıştır. Potasyum hidrojen fitalatm başlangıçta Fe(II) oksidasyonunu az da olsa geciktirdiği, ancak zamanla Fe(II) oksidasyonunu hızlandırıcı bir etkisi olduğu gözlemlenmiştir. 0.5, 1.0 ve 3.0 mg/lt'lik başlangıç Fe(II) konsantrasyonları için 3.0, 5.0 ve 10.0 mg/lt değerlerinde potasyum hidrojen fitalat varlığında gerçekleştirilen Fe(II)'nin atmosferik oksijenle oksidasyonu çalışmalarında, oksidasyonun başlangıç dakikalarında olmak üzere“potasyum hidrojen fitalat konsantrasyonu / Fe(II) başlangıç konsantrasyonu”oramna bağlı olarak oksidasyon hızının düştüğü görülmüştür. Bunun Fe(II) ile potasyum hidrojen fitalatm oksitlenmeye dirençli bir yapı oluşturmasından kaynaklandığı sanılmaktadır. Gözlemlenen ikinci bir nokta da potasyum hidrojen Ataların Fe(III) miktarındaki artışla orantılı bir şekilde oksidasyonu yavaşlatıyor olmasıdır. Bunun sebebinin potasyum hidrojen fitalatm Fe(III)'ü indirgemesi ve Fe(III)'ün katalizör etkisinin azalması olduğu düşünülmektedir. Deneysel çalışmanın üçüncü aşamasında Mn(II)'nin oksidasyonuna Fe(III)'ün etkisi araştırılmıştır. 0.5 ve 1.0 mg/1 gibi düşük Mn(II) konsantrasyonlarında, artan Fe(II) başlangıçta konsantrasyonunun Mn(II) oksidasyonunu hızlandırdığı görülmüştür. Ancak başlangıç Mn(II) konsantrasyonu arttıkça bu etki de azalmaktadır. Yapılan deneysel çalışmalar, Fe(III)'ün Mn(II) oksidasyonunu hızlandırıcı bir etkisinin olduğunu göstermektedir. Ancak, Fe(III)'ün hızlandırcı etkisinin [Fe(III)] / [Mn(II)] oranına bağlı olduğu açık bir şekilde görülmektedir. Bunun sebebi, Fe(III) hidroksitlerinin yapışkan bir özelliğe sahip olması olarak düşünülmektedir. İstanbul'daki yüzeysel su kaynaklarında özellikle Ömerli barajında Mn(II) konsantrasyonunun Ağustos-Kasım aylarında yer yer 2 mg/l'ye çıktığı görülmektedir. Diğer taraftan literatür incelendiğinde Mn(II) oksidasyonu üzerindeki çalışmaların sınırlı olduğu dikkati çekmektedir. Bu çalışma kapsamında elde edilen bulgulara ilave olarak Mn(II) oksidasyonu üzerinde yeni araştırmalar yapılması gerektiği düşünülmektedir. XVÖzellikle sık karşılaşılan düşük Mn(II) konsantrasyonlarında (0.1-0.5 mg/1 aralığı için) Mn(II) oksidasyonunun ve sudaki diğer maddelerin oksidasyona etkisinin kapsamlı bir şekilde araştırılmasına ihtiyaç duyulduğu görülmektedir. Bu kapsamda hümik maddelerin oksidasyona etkisi üzerinde de özellikle durulmalıdır. xvı

Özet (Çeviri)

SUMMARY THE EFFECTS OF SOME ORGANICS AND INORGANICS IN WATERS ON THE FE(H) AND MN(H) OXIDATION BY THE ATMOSPHERIC OXYGEN Concentrations of Fe (II) and Mn (II) in surface water sources which supplies potable water for İstanbul are to show variations, especially end of the seasons. Effects of Zn(II), Ni(II), Fe(II), Mn(II) and potassium hydrogen phthalate on the oxidation of Fe (II) and Mn (II) oxidized by atmospheric oxygen were investigated in this study. The study was carried out at laboratory with three stages and constant of temperature, pH, alkaline and oxygen pressure. Oxidation of Fe (II) and Mn (II) in deionize water was carried out by atmospheric oxygen at the first stage. Effects of Zn(II), Ni(II), Mn(II) and potassium hydrogen phthalate on the oxidation of Fe (II) and effect of Fe (II) on the oxidation of Mn (II) in samples taken inlet of Ömerli Water Treatment Plant were investigated at second and third stage, respectively. Determined concentrations (0,5-10 mg/L) of Fe (II) prepared in deionize water were oxidized (pH: 6,7; temparature: 25 C°; Alkaline: 2x10 eq/L) by atmospheric oxygen at the first stage of the experimental study. Oxidation rate of Fe (II) in deionize water was lower than the rate in natural water samples carried out second stage. It was considered that low pH (6,7) value might be led to lower oxidation rate. Oxidation of Mn (II) was carried out (pH: 9,5; Temperature: 25 °C; Alkaline: 2xl0“2 eq/L) by atmospheric oxygen at the same stage. Oxidized deionize water including Mn (II) was filtered by 0,45 um membrane filter. Particulate of the oxidized Mn (II) might not be held by 0,45 urn membrane filter. It was observed that few part of Mn (Ü) was oxidized As a result, it was interpreted that measurement of oxidized Mn (II) was not to explain to the oxidized Mn (II) ratio correctly. Deneysel çalışmanın ilk aşamasında deiyonize su ile hazırlanan Fe(II) çözeltilerinin belirlenen konsantrsayonlannda (0,5-10 mg/L) yapılan oksidayon çalışmalarında (pH: 6,7; Sıcaklık: 25 C°; Alkalinite: 2xl0”2 eq/L), oksidasyon hızının daha sonra gerçekleştirilen doğal su örneklerinin oksidasyonu hızına oranla oldukça yavaş olduğu gözlemlenmiştir. Fe(II) oksidayonunun yavaş olmasına bu çalışma grubunda kullanılmış olan düşük pH'm yol açtığı düşünülmektedir. Aynı aşamada (pH: 9,5; Sıcaklık: 25 °C; Alkalinite: 2x1 0"2 eq/L) Mn(II) oksidasyonu için yapılan çalışmalarda ise Mn(II)'nin çok az bir kısmının oksitlendiği gözlemlenmiştir. Oksitlenmiş Mn(II) miktarının az çıkmasının sebebi, kullanılan 0,45 um filtre kağıdının koloidal boyuttaki oksitlenmiş Mn(II)'leri tutamaması olarak yorumlanmıştır. Effects of Mn(II) on the o xidation o f Fe (II) in samples taken inlet of Ömerli Water Treatment Plant were investigated. When samples included 0,5 and 1,0 mg/1 of Fe (II) and different concentrations (0.5, 1.0, 3.0, 5.0, and 10.0 mg/1) of Mn (II), oxidation of Fe xvu(II) at the first minutes was slowed down by presence of Mn (II). Mn (II) was oxidized to Mri203(s) at 6.0 of pH and oxidized to Mn3C>4(S) at 7.0 of pH. These oxidation steps was to use oxygen and explained the reason of the slowed down oxidation rate of Fe (II). This effect was reduced by catalytic effects of Fe (111) in the course of time. When samples included 3.0 and 5,0 mg/1 of Fe (II) and different concentrations (0.5, 1.0, 3.0, 5.0, and 10.0 mg/1) of Mn. (II), effects of Mn (II) on the oxidation of Fe (II) was diminished at the initial of the oxidation by catalytic effects of Fe (III). Initial of the oxidation, it was observed that catalytic effects of Fe (EI) increased with increasing of initial Fe ( II) c oncentrations. T herefore, o xidation r ate o f Fe ( II) a 1 1 he s ame Mn ( II) concentration increased with elevating of initial Fe (II) concentration. As a result of the study, it was apparently observed that effects of Mn (II) on the oxidation of Fe (II) completely depended on [Mn(II)] \ [Fe(II)]. Effects of Zn(II) on the oxidation of Fe (II) in samples taken inlet of Ömerli Water Treatment Plant were investigated. Zn(II) has an effect on the oxidation of Fe(II) according to 1.10 phenantroline method in literature, it was observed initial of the study that Zn(II) had also a positive effects on the oxidation of low Fe(II) concentration. Zn (II) diminished a bit the oxidation rate of Fe(II) in the course of time. Effects of Ni(II) on the oxidation of Fe (II) were investigated. Until 2.0 mg/1 of Ni(II), effects o f Ni(II) on the oxidation o f Fe ( II) were not observed. Both iron and nickel belonging to VIIIth group of periodic table has approximately same physical and chemical characteristics. However, Fe2+ in water is more active than Ni +. Fe2+ is oxidized easier than Ni2+. Ni2+ is rarely oxidized as an M2O3XH2O. Therefore, it was considered that there was no effects of Ni(II) on the oxidation of Fe(II). Effects of potassium hydrogen phthalate on the oxidation of Fe (II) were investigated. Potassium hydrogen phthalate reduced the oxidation rate of Fe (II) at initial of the oxidation. It was observed in the course of time that potassium hydrogen phthalate increased the oxidation rate of Fe (II). Samples included 0.5, 1.0 and 3.0 mg/1 of Fe (II) and 3.0, 5.0 and 10.0 mg/1 of potassium hydrogen phthalate. It was observed that effects of potassium hydrogen phthalate on the oxidation of Fe(II) depended on [potassium hydrogen phthalate]/[Fe(II)]. It was assumed that oxidation of Fe (II) and potassium hydrogen phthalate occurred a resistant structure. It was observed that potassium hydrogen phthalate diminished the oxidation rate of Fe (II) with increasing of Fe (III). The reason of this, potassium hydrogen phthalate reduced Fe (III) and so, it was considered that catalytic effects of Fe(III) was diminished. Effects of Fe(III) on the oxidation of Mn (II) in samples taken inlet of Ömerli Water Treatment Plant were investigated at third stage of the study. Fe (II) at 9.5 of pH was completely oxidized to Fe(III). Oxidation rate of Mn(II) at low Mn(II) concentrations increased with elevating initial Fe(III) concentrations. However, effects of Fe(III) on Mn (II) oxidation decreased with elevating initial Mn(II) concentrations. In this study, it was observed that Fe(III) increased the oxidation rate of Mn(II) and the effects of Fe(III) on the oxidation rate of Mn(II) depended on [Fe(HI)] / [Mn(II)]. The reason of this was considered as Fe(III) had a sticky characteristic. Especially in August-November, 2.0 mg/1 of Mn(II) can be seen in Ömerli Dam which supplies potable water to Istanbul. On the other hand, it draws attention that there is a xvmlimited studies on the oxidation of Mn(II) in literature. It is considered that there is a necessity to do additional researches about oxidation of Mn(II) as well as findings obtained in the scope of this study. Especially there is a need to do new researches about oxidation of low Mn(II) concentration (0.1-0.5 mg/1) and effects of other materials on the oxidation of low Mn(II). In this scope, it must be dwelled upon the effects of humic substance on the oxidation of Mn(II). xix

Benzer Tezler

  1. Tez No

    130782

    Ömerli barajı su arıtma sisteminde Fe(II) ve Mn(II)'nin atmosferik oksijen ile giderimi ve kum filtrelerindeki giderim mekanizması üzerine etkisi

    Removal of Fe(II) and Mn(II) by atmospheric oxygen and sand filters im Ömerli dam

    YAKUP KOÇAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET BORAT

  2. Tez No

    83357

    (Alfa) Cygni (A2 Ia, HD 197 345) yldızının tayfsal analizi

    The Spectral anaysis of (alfa) Cygni (A2 Ia, HD 197 345)

    BERAHİTDİN ALBAYRAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Astronomi ve Uzay BilimleriAnkara Üniversitesi

    Astronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEMAL AYDIN

    PROF. DR. DURSUN KOÇER

  3. Tez No

    85253

    Kilikya baseni kıyısal sistemine taşınan atmosferik kirleticilerin kaynaklarının belirlenmesi. Atmosferik girdilerin deniz ekosistemi üzerine olan etkileri

    Başlık çevirisi yok

    TÜRKAN ÖZSOY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Çevre MühendisliğiMersin Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. CEMAL SAYDAM

  4. Tez No

    166968

    Tarihi dokuma kumaşların koruma ve onarım yöntemleri

    Conservation and restoration methods of historical weaving fabrics

    ÖZGE USLUCA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Dokümantasyon ve EnformasyonMarmara Üniversitesi

    Tekstil Ana Sanat Dalı

    DOÇ.DR. RECEP KARADAĞ

  5. Tez No

    735042

    Preparation methods and promoters effects on α-Al2O3 supported Fe-Mn based FT catalysts for light olefin production

    Hazırlama yönteminin ve promotörün α -Al2O3 destek malzemeli demir-mangan FT katalizörlerinde hafif olefin üretimine etkisi

    ÖZGE ATİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE GÜMÜŞLÜ GÜR

Geri Dön