Examination of variables influencing photocatalytic membrane reactors by using textile industry wastewater brine via modeling
Tekstil endüstrisi atıksu konsantresi kullanılarak fotokatalitik membran reaktör sistemini etkileyen faktörlerin model kullanarak incelenmesi
- Tez No: 922139
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE YÜKSEKDAĞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Su kıtlığı, dünya genelinde giderek büyüyen bir sorun haline gelmiş ve ciddi bir kriz yaratmaktadır. Küresel ısınma, hızla artan nüfus ve su kaynaklarının yanlış yönetimi gibi faktörler, tatlı suyun hızla tükenmesine yol açmaktadır. Bu durum, sadece insanların günlük yaşamını değil, aynı zamanda tarım, sanayi gibi sektörleri de derinden etkilemektedir. Su, hayatın temel kaynağı olduğundan, su kıtlığı hem çevresel hem de ekonomik açıdan büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Su kıtlığıyla başa çıkabilmek için çeşitli stratejiler geliştirilmesi gerekmektedir. Bu stratejilerden biri, atıksu arıtmanın yaygınlaştırılmasıdır. Atıksu, doğru bir şekilde arıtılmadığı takdirde çevreyi kirletir ve su kaynaklarını daha da tehdit eder. Ancak günümüzde modern arıtma teknolojileri sayesinde, kirli su tekrar kullanılabilir hale getirilebilmektedir. Bu, sadece su tasarrufu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda su kaynaklarının korunmasına da önemli ölçüde katkı sağlar. Atıksu arıtma, suyun geri kazanılmasını mümkün kılarak, özellikle su kıtlığının yoğun olarak yaşandığı bölgelerde su tedarikinin sürdürülebilirliğini artırır. Aynı zamanda temiz suya erişimin sınırlı olduğu yerlerde, arıtılmış suyun kullanımı sağlık risklerini azaltır ve yaşam kalitesini iyileştirir. Atıksu arıtma teknolojilerinin yaygınlaştırılması, su kaynaklarının verimli bir şekilde kullanılması ve korunması adına büyük bir önem taşır. Bu bağlamda, suyun doğru yönetimi ve arıtılması, sürdürülebilir bir yaşam için hayati bir rol oynamaktadır. Tekstil endüstrisi hem Türkiye'de hem de dünya genelinde önemli bir ekonomik sektördür. Tekstil üretiminde kullanılan süreçler, önemli miktarda su tüketimine yol açar ve bu süreçlerin sonunda büyük miktarlarda atıksu meydana gelir. Tekstil endüstrisinde üretilen atıksular, içerdikleri boya, tuz ve kimyasal maddeler nedeniyle genellikle çevreyi kirletici bir özellik taşır. Ancak, bu atıksuların bazı durumlarda geri kazanılması mümkündür ve bu geri kazanım süreci, atıksuyun avantaja dönüşmesini sağlar. Tekstil endüstrisinde su kullanımı fazla olduğundan, dünyadaki atıksuların büyük bir oranı da tekstil sektöründen kaynaklanmaktadır. Farklı endüstrilerin atıksu karakteristikleri, her bir sektörün üretim sürecine bağlı olarak değişkenlik gösterir. Örneğin, kot endüstrisi ile mont üretimi yapan bir endüstrinin atıksuları, içerdikleri kirletici maddeler bakımından oldukça farklıdır. Bu farklılık, atıksu arıtma süreçlerini daha karmaşık hale getirir ve arıtmanın etkinliğini azaltabilir. Son yıllarda konvansiyonel atıksu arıtma tesisleri, tekstil endüstrisinden gelen çeşitli atıksuları arıtmada zorluklar yaşamaktadır. Bu nedenle, daha verimli arıtma teknikleri ve ileri teknolojiler kullanılmaktadır. İleri oksidasyon prosesleri, membran prosesleri ve ileri biyolojik arıtma süreçleri, yüksek giderim verimliliklerine sahip teknikler arasında yer alır. Bu süreçlerin amacı, atıksu içindeki kirleticileri yüksek verimle uzaklaştırmaktır. Fotokatalitik membran reaktörleri (FMR), ileri oksidasyon proseslerinden biri olan fotokataliz ile membranların birleşiminden oluşur ve yüksek kirletici konsantrasyonlarını kısa sürelerde arıtabilme yeteneğine sahiptir. FMR, özellikle tekstil endüstrisinin atıksularında bulunan boya gibi kirleticileri arıtma konusunda oldukça etkili bir yöntemdir. Bu teknoloji, boyanın bozunmasına yol açarak atıksudan arıtılmasını sağlar. Ayrıca, katalizör eklenmesiyle prosesin hızı artırılabilir, bu da FMR prosesini daha verimli ve avantajlı hale getirir. FMR prosesinin etkinliği, birçok farklı parametreye bağlıdır. Bu parametreler arasında en önemlileri katalizör konsantrasyonu, ışık şiddeti ve süresi, başlangıçtaki kirletici konsantrasyonu gibi faktörlerdir. Bu faktörlerin doğru bir şekilde ayarlanması, arıtma sürecinin verimliliğini önemli ölçüde artırabilir. FMR ayrıca, medikal alanda da kullanılarak ilaç giderimi gibi farklı uygulamalarda da etkili sonuçlar elde edilmiştir. Bu teknolojinin tekstil endüstrisinde kullanımı, çevresel etkileri azaltmaya ve su kaynaklarını korumaya yönelik önemli bir adımdır. Bu tezde, tekstil endüstrisi atıksularından FMR ile boya gideriminin sağlanması hedeflenmiştir. FMR sisteminde toplamda 5 farklı faktör ele alınmış ve bu faktörler model programına dâhil edilmiştir. Model programının sonucunda, toplamda 64 set işletim gerçekleştirilmiş ve farklı konsantrasyonlardaki atıksuların, farklı sürelerde ve ışık şiddetlerinde maruz bırakılması ile, farklı katalizör konsantrasyonları kullanılarak boya giderimi üzerinde nasıl bir etki sağlandığı belirlenmiştir. Bu setler üzerinde yapılan testlerin sonuçları, boya giderim verimlerini, membranların göreceli akı değerlerini ve işletme-bakım maliyet hesaplamalarını içermektedir. Bu analizler sonucunda, en verimli sonuçları veren optimum işletim koşulları belirlenmiştir. Ardından, bu optimum noktalara çeşitli işlemler uygulanarak, modelin doğruluğu test edilmiş ve farklı proseslerle boya gideriminin nasıl değiştiği kontrol edilmiştir. FMR sistemleri, özellikle laboratuvar ölçeğinde yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak gerçek atıksularla yapılan çalışmaların sayısı oldukça sınırlıdır. Ayrıca, FMR setlerinin işletme ve bakım maliyetlerini karşılaştıran çalışmalara literatürde pek rastlanmamaktadır. Bu çalışmanın, farklı faktörlere bağlı olarak FMR sisteminin performansını incelemesi ve elde edilen sonuçların detaylı bir şekilde değerlendirilmesi, literatüre önemli katkılarda bulunacaktır. Ayrıca, Türkiye'deki bir kot endüstrisi atıksuyunun kullanılması ve membranların tamamının Türkiye'de üretilmesi, çalışmanın yerel üretimi teşvik etme açısından önemli bir fırsat sunmaktadır. Bu sayede dışa bağımlılığın azaltılması sağlanırken, tüm üretim, test ve yorumlama aşamaları yerli olarak gerçekleştirilmektedir. Tekstil endüstrisi, su kaynakları üzerinde önemli bir baskı oluşturan sektörlerden biridir. Bu sektörün üretim süreçleri sırasında büyük miktarda atık su oluşur ve bu atık sular, çoğunlukla kimyasal maddeler, boyalar, deterjanlar ve ağır metaller içerir. Bu nedenle, tekstil endüstrisinin atıksularının arıtılması, çevresel etkilerin en aza indirilmesi, su kaynaklarının korunması ve sürdürülebilir su yönetimi için kritik bir öneme sahiptir. Arıtılmayan atık sular, doğrudan su kaynaklarına deşarj edildiğinde, ekosistemlere, biyoçeşitliliğe ve insan sağlığına zarar verir. Ayrıca, suyun kirlenmesi, içme suyu temini ve tarımsal sulama gibi alanlarda ciddi sorunlar yaratmaktadır. Bu bağlamda, tekstil atıklarının arıtılması, yalnızca çevresel etkilerin azaltılması için değil, aynı zamanda su kaynaklarının sürdürülebilir bir şekilde yönetilmesi için de hayati önem taşır. Bu tür atıkların temizlenmesi, aynı zamanda su kıtlığı sorununa karşı çözüm sunmakta, suyun daha verimli ve geri dönüştürülebilir şekilde kullanılmasını sağlamaktadır. Bu amaca hizmet eden ileri arıtma teknolojileri hem verimliliği artırır hem de çevresel etkiyi azaltır. FMR gibi ileri arıtma teknolojileri, tekstil endüstrisi atıksularının arıtılmasında önemli bir rol oynamaktadır. FMR, fotokatalitik özelliklere sahip membranlar kullanarak, kirletici maddeleri ışık yardımıyla oksitleyerek yok eder. Bu yöntem hem organik kirleticilerin hem de mikroorganizmaların sudan arındırılmasında oldukça etkili bir çözüm sunar. Fotokatalitik reaksiyonlar, kirleticilerin hızlı bir şekilde parçalanmasını sağlayarak, suyun kalitesini iyileştirir. Ayrıca, membran teknolojisi sayesinde suyun saflaştırılması ve yeniden kullanılabilir hale gelmesi sağlanır. Böylece, tekstil endüstrisinin su tüketimi önemli ölçüde azalır ve atık suyun tekrar kullanılması mümkün olur. Fotokatalitik membran reaktörlerin en büyük avantajlarından biri, suyun yeniden kullanılabilir olmasının yanı sıra, enerji verimliliği sağlamasıdır. Bu teknolojiler, sürdürülebilir su yönetimi için kritik bir çözüm sunar. Geri kazanılan su, tekstil üretim süreçlerinde tekrar kullanılabilir, bu da su tüketiminin önemli ölçüde azalmasına yol açar. Ayrıca, çevreye salınan kirleticilerin azaltılması, ekosistemlerin korunmasına yardımcı olur ve doğal su kaynaklarının korunmasına katkı sağlar. Sonuç olarak, tekstil endüstrisi atıksularının arıtılması, sadece çevre üzerindeki olumsuz etkilerin azaltılmasına katkı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda su kaynaklarının korunmasına ve sürdürülebilir su yönetimi için etkili çözümler sunar. FMR gibi ileri arıtma teknolojileri, su kıtlığı ile mücadelede önemli bir araç olarak karşımıza çıkmaktadır ve gelecekte daha verimli, sürdürülebilir su kullanımına olanak tanıyacaktır.
Özet (Çeviri)
Water scarcity has become a growing problem worldwide and is creating a serious crisis. Factors such as global warming, rapidly increasing population and mismanagement of water resources lead to rapid depletion of fresh water. This situation deeply affects not only people's daily lives, but also sectors such as agriculture and industry. Since water is the basic source of life, water scarcity poses a major threat both environmentally and economically. Various strategies need to be developed to cope with water scarcity. One of these strategies is the expansion of wastewater treatment. If wastewater is not treated properly, it pollutes the environment and further threatens water resources. However, today, thanks to modern purification technologies, dirty water can be made reusable. This not only saves water, but also contributes significantly to the protection of water resources. By making it possible to recycle water, wastewater treatment increases the sustainability of water supply, especially in regions where water scarcity is intense. At the same time, in places where access to clean water is limited, the use of purified water reduces health risks and improves quality of life. Dissemination of wastewater treatment technologies is of great importance for the efficient use and protection of water resources. In this context, proper management and purification of water plays a vital role for a sustainable life. The textile industry is an important economic sector both in Turkey and around the world. The processes used in textile production lead to significant amounts of water consumption and large amounts of wastewater are generated at the end of these processes. Wastewater produced in the textile industry generally pollutes the environment due to the dye, salt and chemicals it contains. However, it is possible to recycle this wastewater in some cases, and this recovery process enables wastewater to turn into an advantage. Since water usage is high in the textile industry, a large proportion of the world's wastewater originates from the textile industry. Wastewater characteristics of different industries vary depending on the production process of each sector. For example, the wastewater of the jeans industry and an industry producing coats are quite different in terms of the pollutants they contain. This difference makes wastewater treatment processes more complex and can reduce the effectiveness of treatment. In recent years, conventional wastewater treatment plants have experienced difficulties in treating various wastewaters coming from the textile industry. Therefore, more efficient purification techniques and advanced technologies are used. Advanced oxidation processes, membrane processes and advanced biological treatment processes are among the techniques with high removal efficiencies. The purpose of these processes is to remove pollutants in wastewater with high efficiency. Photocatalytic membrane reactors (PMR) consist of the combination of membranes and photocatalysis, one of the advanced oxidation processes, and have the ability to purify high pollutant concentrations in a short time. PMR is a very effective method for purifying pollutants such as dyes, especially those found in the wastewater of the textile industry. This technology causes the dye to degrade and is removed from wastewater. Moreover, the speed of the process can be increased by adding catalyst, making the PMR process more efficient and advantageous. The effectiveness of the PMR process depends on many different parameters. The most important among these parameters are factors such as catalyst concentration, light intensity and duration, and initial pollutant concentration. Correctly adjusting these factors can significantly increase the efficiency of the purification process. PMR has also been used in the medical field and effective results have been obtained in different applications such as drug removal. The use of this technology in the textile industry is an important step towards reducing environmental impacts and protecting water resources. In this thesis, it is aimed to remove dye from textile industry wastewater with PMR. A total of 5 different factors were considered in the PMR system and these factors were included in the model program. As a result of the model program, a total of 64 sets of operations were carried out and it was determined what effect was achieved on dye removal by using different catalyst concentrations by exposing wastewater of different concentrations to different durations and light intensities. The results of the tests performed on these sets include dye removal efficiencies, relative flux values of the membranes and operation-maintenance cost calculations. As a result of these analyses, optimum operating conditions that yield the most efficient results were determined. Then, by applying various processes to these optimum points, the accuracy of the model was tested and how the dye removal changed with different processes was checked. PMR systems are widely used, especially on a laboratory scale, but the number of studies with real wastewater is quite limited. Additionally, studies comparing the operating and maintenance costs of PMR sets are not often found in the literature. This study examining the performance of the PMR system depending on different factors and evaluating the results obtained in detail will make significant contributions to the literature. Additionally, using the wastewater of a jeans industry in Turkey and producing all of the membranes in Turkey provides an important opportunity for the study to encourage local production. In this way, while foreign dependency is reduced, all production, testing and interpretation stages are carried out locally. As a result, treating textile industry wastewater not only reduces environmental impacts, but also contributes to the protection of water resources and offers an important solution for sustainable water management. Advanced purification technologies such as PMR play a critical role in this process and emerge as an effective means of combating the problem of water scarcity in the future.
Benzer Tezler
- Çevresel bilgi düzeyinin yeşil tüketim davranışına etkisi: Kuşakların düzenleyici rolü üzerine bir araştırma
The effect of environmental knowledge level on green consumption behavior: A research on the regulatory role of generations
ÖMER BERAT AĞCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İşletmeAkdeniz Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UMUT KUBAT DOKUMACI
- Okul müdürlerinin dönüşümcü ve işlemci liderlik stilleri ile öğretmenlerin kolektif yeterliği ve öz yeterliği arasındaki ilişkilerin incelenmesi
Examination of relationships between transformational and transactional leadership styles of school principals and collective efficacy and self-efficacy of teachers
TÜRKER KURT
- Spor Bilimleri Fakültesinde eğitim alan öğrencilerin stresle başa çıkma ve öz yeterlilik düzeylerinin incelenmesi
Examination of stress cope and self-efficacy levels of students studying at the Faculty of Sports Sciences
HAKAN TÜTÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
PsikolojiMardin Artuklu ÜniversitesiBeden Eğitimi ve Spor Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL POLATCAN
- The impact of hedonic and utilitarian shopping values on sustainable fashion consumption, the moderating role of voluntary simplicity lifestyle
Hedonik ve faydacı alışveriş değerlerinin sürdürülebilir moda tüketimi üzerine etkileri, gönüllü sade yaşam tarzının moderatör rolü
BEGÜM ÖYKÜ CEVİZCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HURİYE ŞEBNEM BURNAZ
- Yüz tanıma performansı ile ölçülen olumlu ve olumsuz hazırlamayı etkileyen değişkenlerin eşik altı/üstü olarak incelenmesi
Investigation of variables affecting positive and negative priming measured by facial recognition performance as sub / supra threshold
BAHADIR OKTAY