Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü

Alüm çamurlarının ikili şartlandırılması

Dual conditioning of alum sludges

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 152294 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

ALUM ÇAMURLARININ IKILI ŞARTLANDIRILMASI ÖZET Bu çalışmanın amacı, arıtma çamurlarının daha kolay susuzlaştırılması için yapılacak kimyasal şartlandırmanın daha verimli ve etkili hale getirilmesine katkıda bulunmaktır. Çalışmada şartlandırıcı olarak en yaygın kullanıma sahip olan poli elektrolitlerin ikili şartlandırma yapılarak daha verimli ve etkili kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çalışma, alum çamurları üzerinde yapılan deneylerle yürütülmüştür. Araştırma kapsamında yürütülen deneylerle iyi bir şartlandırma ve dolayısıyla susuzlaşabilirliğin elde edilebilmesi için optimum şartlandıncı dozu belirlenmiştir. Yükleri birbirinden farklı olan üç tip polielektrolitle şartlandırma deneyleri yapılmıştır. Polielektrolit dozuna bağlı olarak susuzlaştırmada meydana gelen değişimler izlenmiştir. Şartlandırmaya ilave edilecek polielektrolit dozunun iyi seçilmesi halinde polimer reaksiyonları (yük nötralizasyonu, köprüleme ve yama mekanizması) optimum oranda gerçekleşmekte ve minimum kapiler emme süresi dolayısıyla maksimum susuzlaşabilirlik elde edilmektedir. Aşın polielektrolit ilavesi halinde ise polielektrolitler diğer partiküllere de bağlanmak yerine ilk bağlandığı partikül üzerine sarılmayı tercih etmektedir. Bu durumda restabilizasyon oluşmakta ve susuzlaşabilirlik iyileşmek yerine kötüye gitmektedir. Elde edilen en iyi optimum şartlandıncı doz aralığı katyonik ve noniyonik polielektrolitler için 3-5 mgPE/grKM arası, anyonik polielektrolit için ise 2-5 mgPE/grKM arası olarak belirlenmiştir. Polielektrolit dozajlarının belirlenmesinden sonra çamur numuneleri değişik karıştırma koşullan altında tekli şartlandırmaya tabi tutularak susuzlaşabilirlikleri ölçülmüştür. Tekli şartlandırma için en iyi karıştırma koşulu 300rpm-180sn + 45rpm- 90sn. olarak elde edilmiştir. Bu karıştırma koşulu esas alınarak yapılan tekli şartlandırma deneyi sonuçlarından en iyi susuzlaşabilirliğin, katyonik polielektrolit (Hyd.CP 509) kullanılarak elde edildiği görülmüştür. Tekli şartlandırmadan sonra gerçekleştirilen ikili şartlandırmada da değişik karıştırma koşullan ve deney prosedürleri uygulanmış ve en iyi karıştırma koşulunun 300rpm-180sn/45rpm-90sn + 300rpm-180sn/ 45rpm-90sn olduğuna karar verilmiştir. Poli elektrolitlerin doz oram 1:1 olarak elde edilmiştir. Bu koşullar esas alınarak yapılan ikili şartlandırma deneylerinde şu sonuçlara ulaşılmıştır. îkili şartlandırma tekli şartlandırmaya göre nispeten daha iyi susuzlaşabilirlik sağlamaktadır, ikili şartlandırmada daha az veya aynı dozda poli elektrolit ilavesi ile daha düşük KES değerine ulaşılmaktadır. Yapılan ikili şartlandırma deneylerinde anyonik polielektrolit üzerine katyonik polielektrolit ilavesiyle elde edilen susuzlaşabilirliğin katyonik polielektrolit üzerine anyonik polielektrolit ilave edilerek elde edilen susuzlaşabilirlikten daha iyi olduğu görülmüştür. Alum çamuru negatif yüzey yüküne sahiptir. İlk olarak negatif yüklü bir polielektrolit ilave edilerek (Hyd. 7170) şartlandırma yapıldığında şartlandırmanın ilk aşamasında her iki grubun da aynı yükte olmasından dolayı köprüleme mekanizmasının hakim olduğu düşünülmektedir. Kimyasal kuvvetler XIXelektriksel itme ve çekme kuvvetinin üstesinden geldiği için adsorpsiyon oluşmuştur. Anyonik polielektrolit partikülün bir veya birden fazla yüzeyi üzerine adsorbe olmuştur. Çözelti içerisinde polimer zincir halkaları uzanarak diğer alum partiküllerinin boş yüzeyine bağlanmıştır. Böylelikle köprüleme mekanizması gerçekleşmiştir. İlk etapta oluşan yumak yapıları çok güçlü değildir. Bu yüzden tekli şartlandırmada anyonik polielektrolit kullanılarak elde edilen değerler iyi sonuçlar vermemiştir. Polielektrolit ilavesinden önce partikül etrafındaki eksi yük yoğunluğu belirli bir miktarda iken anyonik polielektrolitin partiküller üzerine adsorbe olmasıyla ortamda eksi yük yoğunluğu çok fazla artmıştır, ikinci olarak katyonik polielektrolitin ilave edilmesiyle zıt yük farkından dolayı elektriksel çekme kuvveti oluşmuş ve yük nötralizasyonu optimum seviyede gerçekleşmiştir. Dolayısıyla minimum KES değeri ve en iyi susuzlaşabilirlik elde edilmiştir. Alum çamuru üzerine ilk önce katyonik polielektrolitin (Hyd. CP 509) ilave edilmesiyle yük nötralizasyonu oluşmuştur. Böylelikle destabil hale gelen partiküllerin bir araya gelmeleri kolaylaşmıştır. İkinci olarak anyonik polielektrolit ilave edilmesiyle de köprüleme mekanizması gerçekleşmiştir. Ancak yapılan deneylerden görüldüğü üzere alum çamurunun susuzlaştırılmasmda anyonik polielektrolit üzerine katyonik polielektrolit ilave edilerek oluşturulan mekanizmalar katyonik üzerine anyonik polielektrolit ilave edilerek oluşturulan mekanizmalardan daha kuvvetlidir. Her iki şartlandırmada elde edilen sonuçların tekli şartlandırmaya göre daha iyi olduğu tespit edilmiştir. İkili şartlandırmada elde edilen yumaklar tekli şartlandırmada elde edilen yumaklara göre daha güçlüdür. Tekli şartlandırmadaki zeta potansiyeli eğrileri yumak-yumak etidleşirnlerini tam olarak göstermesine rağmen ikili şartlandırmadaki zeta potansiyeli değerleri iki polielektrolitin etkileşiminden sonraki değerleri gösterdiğinden yumak etkileşimlerini tam olarak yansıtmamaktadır. Katyonik polielektrolit üzerine noniyonik polielektrolit ilave edilerek yapılan ikili şartlandırma deneylerinde elde edilen susuzlaşabilirliğin noniyonik polielektrolit üzerine katyonik polielektrolit ilave edilerek elde edilen susuzlaşabilirlikten daha iyi olduğu görülmüştür. Çamur ilk olarak katyonik poli elektrolit ile şartlandırıldığı zaman poli elektrolit çamur partikülleri üzerine adsorbe olur ve ilk yumak oluşur. Sonradan ilave edilen noniyonik polielektrolitler hidrojen bağı ve van der Waals kuvvetlerinden dolayı katyonik polielektrolitlerin kuyruk ve halkaları üzerine adsorbe olurlar. Negatif yüklü çamur yüzeyleri ve katyonik polielektrolitler arasında elektrostatik etkileşimden dolayı oldukça kompak ön yumaklar oluşur. Daha sonra noniyonik polielektrolitlerin ilave edilmesiyle bu yumaklar daha geniş ve kuvvetli yumaklara dönüşür. Geniş ve kuvvetli yumaklar susuzlaşabilirliğin artmasını sağlar. XX

Summary:

DUAL POLYELECTROLYTES CONDITIONING OF ALUM SLUDGE SUMMARY The purpose of this work is to make chemical conditioning which will enable treatment sludges be dewatered more effective. The more effective use of polymers which has the most common usage as conditioner has been investigated by dual conditioning. This work is followed by the experiments which is made on alum sludges. Optimum dosages of chemical conditioners have been determined in order to obtain better dewatering by the experiments made in this research. The conditioning experiments related with these three type of polyelectrolytes whose charges are different than one another have been made. The changes in dewatering due to the different dosages of polyelectrolytes have been followed. Provided that the dosage of polyelectrolytes which will be added to conditioning is chosen carefully, polymer reactions (charge notralisation, bridging mechanism and patch mechanism) are resulted in the optimum rate and minimum capillery suction time (CST)- consequently maximum dewatering can be abtained.On conditioned that exessive polyelectrolyte is added, polyelectrolyte prefer to attach on the particul which they are first attached rather than attach other particuls. Thus, restabilisation is occured and dewatering gets worse instead of getting better. It has been resulted that,the optimum conditioner dosages obtained are 3-5 mgPE/gr KM for cationic and non- ionic polyelectrolytes, and 2-3 mgPE/gr KM for anionic polyelectrolyte. It has been measured that sludge samples can be dewatered by being obtained single conditioning under different mixing conditions after determining the dosages of polyelectrolytes. The best mixing condition for single conditioning is proved to be 300rpm-180sn + 45rpm-90sn. Considering the conditions given above it has been observed that the best dewatering is obtained by using cationic polyelectrolyte. Different mixing conditions and experiment procedures have been applied in dual conditioning which was proceeded after single conditioning and the best mixing condition is concluded to be 300rpm-180sn / 45rpm-90sn + 300rpm-180sn / 45rpm- 90sn. The dosage ratio of polyelectrolytes is obtained as 1:1. Considering these conditions the results in dual conditioning experiments are as follows: Dual conditioning provides a better dewatering compared to single conditionmg.Minimum CST values are reached by adding less polyelectrolyte in dual conditioning. Dewatering occurs more due to the fact that the efficiency of fine particle capture are better in dual conditioning. Besides, the order of the polyelectrolytes which are used has an effect on the sludge dewatering. It has been observed on dual conditioning experiments that dewatering obtained by adding cationic polyelectrolyte on anionic polyelectrolyte is better than adding anionic polyelectrolyte on cationic polyelectrolyte. Alum sludges has a negative charge. The first added polyelectrolyte is a negative charge anionic polyelectrolyte (Hyd. 7170). In the first process of conditioning, bridging mechanism is dominant XXIdue to the fact that both groups have the same charge. Adsorption is occured owing to the fact that chemical forces overcomes the electrostatic forces of attraction and repulsion. Anionic polyelectrolyte adsorbe on one or more surfaces of particul. Polymer segment chain in the process of solution is attached on the empty surfaces of other alum particuls. Therefore bridging mechanism is fulfilled. Floe structures formed in the first process are not too strong. Consequently the values obtained by using anionic polyelectrolyte during single conditioning has not resulted effectively. When the negative charge density around particles before adding polyelectrolyte has been at a certain level, the negative charge density has increased enormously as anionic polyelectrolyte adsorbe on particle. Secondly, due to opposite charge difference by adding cayionic polyelectrolyte electric attraction forse has been emerged and charge notralization has been abtained in optimum level. Therefore minimum capillary suction time value and the best dewatering is obtained. Charge notralişation occur by first adding cationic polyelectrolyte on alum sludge. Consequently particle that has become destable are easy to gather. Secondly bridging mechanism occures by adding anionic polyelectrolyte. Yet, as it has been observed due to the resulted experiments in the process of dewatering of alum sludges, the mechanism formed by adding cationic polyelectrolyte on anionic polyelectrolyte are stronger than the mechanism formed by adding anionic polyelectrolyte on cationic polyelectrolyte. It has been observed that the resultes obtained in both to conditioning are better than single conditioning. The floes obtained in dual conditioning are stronger than floes in single conditioning. Althought zeta potential curves in single conditioning show floe attraction exactly, zeta potential values in dual conditioning do not show floe attraction exactly as they prove the values after the attraction of two poly electrolytes. It has been observed that dewatering which is obtained in dual conditioning experiments by adding nonionic polyelectrolyte on cationic polyelectrolyte is better than dewatering obtained by adding cationic polyelectrolyte on nonionic polyelectrolyte. Sludge, when conditioned with cationic polyelectrolyte, polyelectrolytes adsorbes on sludge particles and the first floe takes place. Nonionic polyelectrolytes which are added later adsorbe on the tail and segment of cationic polyelectrolytes because of the hydrogen bonding and van der Waals forses. Quite compact primary floes occur due to negative charge sludge sludge surfaces and the electrostatic attraction. Between cationic polyelectrolytes. Afterwards these floes turn into more stronger and larger floes by adding nonionic polyelectrolytes. Large and strong floes enable dewatering to increase. XXll