Geri Dön

Boron removal from geothermal water by ion exchange-membrane filtration hybrid process

İyon değiştirme-membran filtrasyon hibrit prosesle jeotermal sulardan bor giderilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 255509
  2. Yazar: İDİL YILMAZ İPEK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MİTHAT YÜKSEL, PROF. DR. NALAN KABAY
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ege Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 314

Özet

Bor bitkilerin bazı metabolik aktivitelerini tamamlayabilmeleri için gerekli bir elementtir. Ancak yüksek düzeyde bor, bitkinin gelişimini olumsuz yönde etkilemektedir. Farklı bitkiler farklı bor seviyelerine duyarlıdırlar. Örneğin, turunçgiller için en uygun bor derişim aralığı 0.3-0.5 mg/L iken, mısır için 0.5-0.75 mg/L' dir. Dünya Sağlık Örgütü (WHO) borun insan sağlığı üzerindeki zararlı etkilerini göz önünde bulundurarak, içme sularındaki limit bor derişim düzeyini 0.3 mg/L olarak belirlemiştir. Bu sebeplerden dolayı, borun su ve atık sulardan giderilmesi günümüzde üzerinde önemle çalışılması gereken bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır.Bu çalışmada, iyon değiştirme prosesi ve klasik arıtım yöntemlerine göre bazı avantajlara sahip olan iyon değiştirme-membran filtrasyon hibrit yöntem kullanılarak model çözelti ve jeotermal sulardan bor giderimine ilişkin elde edilen sonuçlar sunulacaktır.İlk bölümde, farklı iyonik türlere sahip model bor çözeltileri ve iyon değiştirici reçineler kullanılarak adsorpsiyon izotermleri incelenmiştir. Daha sonra, reçinelerin farklı iyonik şiddet ortamından bor giderimlerine ilişkin kinetik performansları karşılaştırılmıştır. Kızıldere ve Balçova jeotermal sularından bor giderimi için gerekli olan optimum reçine miktarı belirlendikten sonra Kızıldere jeotermal suyundan bor gideriminde reçine tanecik boyutunun ve karıştırma hızının; Balçova jeotermal suyundan bor gideriminde ise reçine tanecik boyutu, sıcaklık ve pH'ın sorpsiyon kinetiği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kinetik çalışmalardan elde edilen sonuçlar, psödo birinci-ikinci mertebe kinetik modelleri ile difüzyon ve reaksiyon kinetik modelleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, Diaion CRB 02 reçinesi kullanılarak bor gideriminde sıyırıcı derişiminin etkisi incelenmiştir. Son olarak, Balçova Jeotermal suyundan sürekli yöntemle bor giderimi bora seçimli Diaion CRB 02 ve Dowex (XUS 43594.00) reçineleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Dowex (XUS 43594.00) reçinesi kullanılarak sürekli yöntemle Balçova jeotermal suyundan bor giderimi üzerinde akış hızının etkisi incelenmiştir.İkinci bölümde, iyon değiştirme-membran hibrit prosesinin model bor çözeltisi ve jeotermal sulardan bor giderimindeki kinetik performansı Vivascience, Micropore ve daldırılmış (submerged) membran filtrasyon sistemler kullanılarak incelenmiştir.Vivascience membrane filtrasyon sistem ile sorpsiyon-yıkama-sıyırma-yıkama-rejenerasyon-yıkama basamaklarından oluşan beş döngü ile Diaion CRB 02 ve Dowex (XUS 43594.00) reçineleri kullanılarak model bor çözeltisinden bor giderimi test edilmiştir. Ayrıca, Micropore membran filtrasyon sistemi kullanılarak iyon değiştirme-membran filtrasyon hibrit prosesinin farklı iyonik şiddetteki model bor çözeltisi ve Balçova jeotermal suyundan bor giderimindeki kinetik performansı incelenmiştir. İyon değiştirme-mikrofiltrasyon hibrit sisteme ait kinetik model (karıştırmalı tanka ait) ile ?non-equilibrium model? kullanılarak deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar teorik sonuçlarla karşılaştırılmış ve borun reçine içindeki yayınımına ilişkin etkin difüzyon katsayısı ile kütle transfer katsayısı elde edilmiştir. Son olarak, daldırılmış (submerged) membran filtrasyon sistem kullanılarak, model bor çözeltisinden ve yüksek bor derişimi içeren Kızıldere ve Balçova jeotermal sularından bor giderimi incelenmiştir. Bu çalışma ile, jeotermal sudan bor gideriminde membran filtrasyon sisteminin verimini belirlemede etkin olan reçine tanecik boyutu, akış hızı ve reçine derişimi gibi optimum proses parametreleri saptanmıştır.

Özet (Çeviri)

Boron is an element which is required for certain metabolic activities in plants. However, higher boron levels accelerate plant decay and expiration. Different plants can withstand different boron levels. For example, the optimal boron concentration range is 0.3?0.5 mg/L for citrus and grapes but is 0.5?0.75 mg/L for corn. The WHO recommends a maximum concentration limit of boron of 0.3 mg B/L for drinking water. So, there is a need for removal of boron from water and wastewater to obtain the limit concentration value for environmental pollution control.In this study, the results related to boron removal from model boron solution and geothermal water by ion exchange method and ion exchange-membrane filtration hybrid system which has many advantages comparing with conventionally used fixed bed systems were explained.In the first part of the study, adsorption isotherm studies were carried out using ion exchange resins and the solutions containing different boron concentrations at different ionic strengths. After that, kinetic performances of the ion exchange resins for boron removal from model boron solutions at different ionic strengths were investigated. Besides, after determination of optimum resin amount for boron removal from Kızıldere and Balçova geothermal waters, the effects of resin particle size, stirring rate, temperature, and pH on kinetic performance of ion exchange resins for boron removal from Kızıldere and Balçova geothermal waters were determined. The results obtained were evaluated using pseudo first-second order and diffusional kinetic models. Also, effect of eluting agent concentration on elution performance was investigated using Diaion CRB 02 resin. As the last part, the efficiency of boron removal from Balçova geothermal water was investigated using boron selective ion exchange resins Diaion CRB 02 and Dowex (XUS 43594.00) by column-mode studies. Effect of feed flow rate on boron removal from geothermal water by column-mode study was additionally tested using Dowex (XUS 43594.00) resin.In the second part of the study, kinetic performance of ion exchange-membrane filtration hybrid process for boron removal from model boron solution and geothermal water was investiagted using different kinds of hybrid systems such as Vivascience, Micropore, and submerged membrane filtration systems.Vivascience membrane filtration system was tested for boron removal from model boron solution for five successive sorption-washing-elution-washing-regeneration-washing cycles using Diaion CRB 02 and Dowex (XUS 43594.00) resins. Elsewhere, kinetic performance of ion exchange-membrane hybrid process for boron removal from model boron solutions at different ionic strengths and from Balçova geothermal water was also investigated using Micropore membrane filtration system. Seeded microfiltration cell kinetic and non-equilibrium modelling approaches were used to compare the theoretical and experimental data and to determine the diffusivity of boron inside the resin and mass transfer coefficients. Additionally, submerged membrane filtration system was applied for boron removal from model boron solution, Kızıldere, and Balçova geothermal waters containing high level of boron. In this study, the optimum process parameters such as resin particle size, flow rate, and resin concentration that govern the efficiency of separation process for boron removal from geothermal water were determined.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    371422

    Separation of arsenic, boron and lithium from water by using functional resins, fibers and inorganic ion exchanger λ-MnO2

    Fonksiyonel reçine, fiber ve anorganik iyon değiştirici λ-MnO2 ile sulardan arsenik, bor ve lityum ayrılması

    GÜLŞAH ÖZKULA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    KimyaEge Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MÜŞERREF ARDA

    PROF. DR. NALAN KABAY

  2. Tez No

    256074

    Removal of some toxic elements (arsenic and boron) from geothermal waters by ion exchange resins

    İyon değiştirici reçineler ile jeotermal sulardan bazı toksik elementlerin (arsenik ve bor) uzaklaştırılması

    PELİN KÖSEOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    KimyaEge Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NALAN KABAY

    PROF. DR. ÜMRAN YÜKSEL

  3. Tez No

    320570

    Selective separation of lithium and boron from geothermal water using ion exchange methods

    Iyon değişim yöntemlerini kullanarak jeotermal sudan lityum ve borun seçimli ayrilmasi

    ŞEBNEM GÜL İLARSLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    KimyaEge Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MÜŞERREF ARDA

    PROF. DR. NALAN KABAY

  4. Tez No

    291071

    Recycle study of ion exchange-membrane filtration hybrid process for boron removal from geothermal water

    Jeotermal sudan bor giderimi için iyon değiştirme-membran filtrasyon hibrit yönteminin geri dönüşümlü kullanımı

    DUYGU YAPICI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    KimyaEge Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NALAN KABAY

    PROF. DR. ÜMRAN YÜKSEL

  5. Tez No

    642056

    Application of membrane-based novel hybrid separation processes for reclamation of geothermal water

    Membran temelli yeni hibrit ayırma süreçlerin jeotermal suyun ıslahı için uygulanması

    EZGİ ÇERMİKLİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Çevre MühendisliğiEge Üniversitesi

    Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NALAN KABAY

Geri Dön