Çöp sızıntı suyunun Ni/Al2O3 katalizörü kullanılarak süperkritik su oksidasyonuyla arıtımı

Abstract

Süperkrititik su oksidasyonu (SCWO) atık suların içerdiği organik maddeleri zararlı yan ürünler oluşturmadan parçalayabilen bir prosestir. Bu nedenle SCWO prosesi, tehlikeli atıkların bertarafında tercih edilen bir tekniktir. Süperkrititik su oksidasyonu, bir oksidant madde kullanılarak suyun kritik özellikleri olan 647,3 K üzerindeki sıcaklık ve 22,12 MPa'ın üzerindeki basınç değerlerinde gerçekleştirilir. Bu koşullarda suyun düşük yoğunluk ve dielektik sabiti ve iyonik ürün miktarı değerlerinden dolayı, su polar olmayan çözücü gibi davranır. Bu çalışmada, İstanbul Çevre Koruma ve Atık Maddeleri Değerlendirme Sanayi ve Ticaret A.Ş'den alınan çöp sızıntı suyunun süperkritik su ortamında Ni/Al2O3 katalizörü kullanılarak oksidasyonla arıtımı gerçekleştirilmiştir. Deneyler sürekli akışlı reaktörde yapılmıştır ve oksijen kaynağı olarak hidrojen peroksit kullanılmıştır. Sıcaklık, basınç, H2O2 konsantrasyonu ve reaksiyon süresinin arıtım verimine etkisi incelenmiş ve maksimum seviyede arıtımın elde edildiği çalışma koşulları tespit edilmiştir. Oksidan olarak hidrojen peroksit'in kullanıldığı, farklı reaksiyon koşullarında yapılan deneylerde, kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) 4750 mg/L olan ve toplam organik karbon (TOK) içeriği 2525 mg/L olan çöp sızıntı suyunun, 30 ile 150 s arasındaki reaksiyon sürelerinde, toplam organik karbon temelinde % 97,05'e varan verim ile arıtımı gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçları incelendiğinde, reaksiyon süresi, sıcaklık ve O2 konsantrasyonu arttıkça daha yüksek arıtım verimlerinin elde edildiği, reaksiyon basıncının artmasıyla ise arıtım veriminin düştüğü görülmüştür. Elde edilen deneysel veriler kullanılarak oksidasyon reaksiyonunun, reaksiyon sıcaklığı ve süresi, atık su ve oksitleyici konsantrasyonuna bağlı kinetik modeli oluşturulmuştur. Reaksiyon hız ifadesinde, aktivasyon enerjisi Ea, 3,63 kJ.mol-1, atıksu konsantrasyonu ve oksitleyici konsantrasyonuna göre reaksiyon mertebesi sırasıyla 0,67 ve 1,33 olarak bulunmuştur.