T.C. ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEKSTİL BOYAR MADDELERİNİN MEMBRAN FİLTRE UYGULAMASI İLE GİDERİMİ Nagihan ÇEVİK YÜKSEK LİSANS TEZİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI BURSA 2006 ii T.C. ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEKSTİL BOYAR MADDELERİNİN MEMBRAN FİLTRE UYGULAMASI İLE GİDERİMİ NAGİHAN ÇEVİK YÜKSEK LİSANS TEZİ ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Bu Tez 03/11/2006 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oybirliği ile kabul edilmiştir. Doç. Dr. Yücel TAŞDEMİR …………..….................. …………..…................. (Danışman ) Yrd. Doç. Dr. Seval K. SOLMAZ …………..….................. …………..…................. Prof. Dr. Şeref GÜÇER …………..….................. …………..…................. iii ÖZET GE Osmonic firması tarafından üretilen SEPA CF II Membran Hücre Sistemi model alınarak dizayn edilen laboratuar ölçekli nanofiltrasyon sistemi ile deneyler yapılmıştır. Azo boyarmadde sınıfına giren C.I. Reactive Orange 72 boyası ve NaCl - Na2SO4 tuzları ile sentetik çözeltiler hazırlanmış, farklı basınç (2, 3, 4, 5 bar) ve sıcaklık (20 0C, 40 0C) şartlarında DL ve DK membranlarından geçirilmiştir. DL ve DK membranlarının her ikisinde de basınç artışıyla akı değeri artmış, boya giderim verimi ise çok az olsa da düşüş gözlenmiştir. Sonuçlar istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Yapılan deneylerin sonucunda; DL membranında elde edilen akı değerleri daha yüksek, boya ve tuz giderim verimleri ise DK membranında daha yüksek çıkmıştır. Yapılan çalışmalardaki boya giderim sonuçlarına göre optimum işletme şartları belirlenmiştir. DL ve DK membranları için en iyi boya giderim verimi; 20 0C sıcaklık ve 5 bar basınç işletim şartlarında, 500 mg/l boya ve 10 g/l NaCl konsantrasyonundaki çözelti ile elde edilmiştir. Bu işletim şartlarında ve çözelti ile yapılan deneylerde KOİ ve toplam azot parametrelerine bakılmış, DK membranında boya ve tuz giderim verimlerinde olduğu gibi bu parametrelerin giderim verimleri de yüksek çıkmıştır. iv ABSTRACT Experiments were carried out by the nanofiltration system with laboratory scale designed by taking the SEPA CF II Membrane Cell System, manufactured by the GE Osmonic Company, as model. Synthetic solutions were prepared with C.I. Reactive Orange 72 paint, that is included in Azo painting materials class, and NaCl-Na2SO4 salts and passed through DL and DK membranes under various pressure (2, 3, 4, 5 bar) and heat (20°C, 40°C) conditions. Flood value on both DL and DK membranes were increased with the pressure increase and very low decrease was observed on paint removal rating. Results are statistically evaluated. As the results of the experiments carried out; it is found out that the flood values gained on DL membrane are higher and paint and salt removal ratings are higher than DK membrane. Optimum operating conditions are designated in accordance with the paint removal results in the studies carried out. Best paint removal rating for DL and DK membranes; is gained with the solution in 500 mg/l paint and 10 g/l NaCl concentration under 20°C heat and 5 bar pressure operating conditions. KOI and total nitrogen parameters are looked over in the experiments carried out with the solution under these operating conditions and removal ratings of these parameters are found high as in the paint and salt removal ratings in DK membrane. v İÇİNDEKİLER SAYFA NO 1. GİRİŞ……………………………………………………………….............................1 2.KAYNAK ARAŞTIRMASI…………………………………………………………...3 2.1. Membran Sistemler………………………………………………………………..3 2.2. Membran Proses Uygulamaları…………………………………………………...8 2.3. Membran Çeşitleri……………………………………………………………….14 2.4. Membran Performansı…………………………………………………………...14 2.5. Başlıca Membran Prosesi Uygulama Alanları.......................................................16 2.6.Tekstil Endüstrisi Atıksuyunun Genel Özellikleri………………………………..17 2.7. Tekstil Atıksuları Arıtım Yöntemleri …………………………………………...21 2.8. Membran Filtrasyonunun Tekstil Endüstride Kullanım Avantajlar ve Dezavantajları……………………………………………………………………22 3. MATERYAL VE YÖNTEM………………………………………………………...25 3.1. Çalışma Programı……..………………………………………………………...25 3.2. Nanofiltrasyon Sistemi ve Membranların Tanıtımı……………………………..28 3.2.1. Nanofiltrasyon Sisteminin Tanıtımı……………………………………...28 3.2.2. Nanofiltre (NF) Membranlarının Tanıtımı……………………………….35 3.3. Deneylerde Kullanılan Cihaz ve Ekipmanlar…………………………………...36 3.4. Deneylerde Kullanılan Kimyasal Maddeler, Çözeltiler ve Hesaplanmaları…….37 3.4.1. Sentetik Çözeltinin Hazırlanmasında Kullanılan Boyarmadde ve Konsantrasyonunu Hesaplanması………………………………………...37 3.4.2. Sentetik Çözeltinin Hazırlanmasında Kullanılan Tuzlar ve Konsantrasyonlarının Hesaplanması…………………………………….38 3.4.2.1. NaCl Tuzu……………………………………………………….38 3.4.2.2. Na2SO4 Tuzu…………………………………………………….40 3.4.3. KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı) Deneyinde Kullanılan Çözeltiler…….42 3.4.4. Toplam Azot Deneyinde Kullanılan Çözeltiler………………………….43 3.5. Deneylerde Ölçülen Parametreler………………………………………………43 3.6. Deneylerin Yapılma ve Örnek Alma Prosedürü..................................................44 vi 4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA……………………………………..46 4.1. Akı Değerleri……………………………………………………………………46 4.1.1. DL Membranı için Zaman ile Akı Değişimi……………………………..48 4.1.2. DK Membranı için Zaman ile Akı Değişimi…………………………….52 4.2. Boya Giderim Verimi (Rboya)…………………………………………………...55 4.2.1. DL Membranı için Zaman ile Boya Giderim Verimi (Rboya) Değişimi….55 4.2.2. DK Membranı için Zaman ile Boya Giderim Verimi (Rboya) Değişimi…59 4.3. Tuz Giderim Verimi (Rtuz)……………………………………………………....63 4.3.1. DL Membranı için Zaman ile Tuz Giderim Verimi (Rtuz) Değişimi…….63 4.3.2. DK Membranı için Zaman ile Tuz Giderim Verimi (Rtuz) Değişimi……66 4.4. Optimum Sıcaklık Belirlenmesi………………………………………………...68 4.5. Tuz Cinsi Seçimi……………………………………………………………..…69 4.6. Optimum Tuz (NaCl) Konsantrasyonu Belirlenmesi…………………………...70 4.7. Optimum Boya (RO72) Konsantrasyonu Belirlenmesi…………………………71 4.8. Seçilen Optimum Şartlardaki KOI ve Toplam Azot Giderim Verimleri………..73 4.9. İstatistiksel Değerlendirmeler…………………………………………………...73 4.9.1. Korelasyon Katsayılarının Hesaplanması………………………………..73 4.9.1.1. DL ve DK Membranları İçin Akı-Basınç İlişkisi………………..74 4.9.1.2. DL ve DK Membranları İçin RBoya-Basınç İlişkisi………………79 4.9.1.3. DL ve DK Membranları İçin RTuz-Basınç İlişkisi………………..82 4.9.2. Sonuçların İstatistiksel Karşılaştırılması …………….………………….84 4.9.2.1. DL ve DK Membranlarının Akı Değerleri Arasında t-testi Uygulaması………………………………………………85 4.9.2.2. DL ve DK Membranlarının Ortalama Rboya Değerleri Arasında t-testi Uygulaması………………………………………………88 4.9.2.3. DL ve DK Membranlarının Ortalama Rtuz Değerleri Arasında t-testi Uygulaması……………………………………………...88 vii 4.9.2.4. 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklardaki Ortalama Akı, Rboya ve Rtuz Değerleri Arasında t-testi Uygulaması………………….……...93 4.9.2.5. NaCl ve Na2SO4 Tuzlarındaki Ortalama Akı, Rboya ve Rtuz Değerleri Arasında t-testi Uygulaması………………………100 4.9.2.6. 1 g/l ve 10 g/l NaCl Konsantrasyonlarındaki Ortalama Akı, Rboya ve Rtuz Değerleri Arasında t-testi Uygulaması……………….107 4.9.2.7. 2/3 bar ve 5 bar Basınçlardaki Ortalama Akı, Rboya ve Rtuz Değerleri Arasında t-testi Uygulaması………………………..111 5. GENEL SONUÇLAR………………………………………………………………118 KAYNAKLAR…………………………………………………………..……………119 EKLER……………………………………………………………………………..…125 TEŞEKKÜR…………………………………………………………………………..130 ÖZGEÇMİŞ…………………………………………………………………………...131 viii SİMGELER DİZİNİ µm : Mikrometre A0 : Angstrom (10-10 metre) AKM : Askıda katı madde Amembran : Membran etkin alanı atm. : Atmosfer bar : Basınç birimi BOI : Biyokimyasal oksijen ihtiyacı CBoya : Boya konsantrasyonu CNa2SO4 : Sodyum Sülfat konsantrasyonu CNaCl : Sodyum Klorür konsantrasyonu CO2 : Karbondioksit CTuz : Tuz konsantrasyonu Da : Dalton dk : Dakika DK : Nanofiltrasyon membran tipi (PA, MWCO 150-300) DL : Nanofiltrasyon membran tipi (PA, MWCO 150-300) EC : Elektriksel İletkenlik (ms/cm) g : Gram H2O2 : Hidrojen per oksit kg : Kilogram KOİ : Kimyasal Oksijen İhtiyacı l : Litre l/m2-sa : Akı birimi ix Lp : Geçirimlilik Katsayısı M : Molarite MA : Moleküler ağırlık MF : Mikrofiltrasyon mg/l : miligram/litre MAKÇ : Membranın moleküler ağırlık kesme çapı N : Normalite Na2SO4 : Sodyum Sülfat NaCl : Sodyum Klorür NaOH : Sodyum hidroksit NF : Nanofiltrasyon nm : Nanometre P : Basınç Pa : Paskal PA : Poliamid TAK : Toz Aktif Karbon pH : Çözeltinin asitlik derecesi ppm : parts per million, milyonda bir TO : Ters Osmoz RO72 : Çalışılan boyar madde (Reactive Orange 72) R2 : Korelasyon Katsayısı sa : saat t : Süre T : Çözelti sıcaklığı x TKM : Toplam katı madde İF : İnce film İFK : İnce film kompozit TiO2 : Titanyum Dioksit TOK : Toplam organik karbon UF : Ultrafiltrasyon UV : Ultraviyole Vsüzüntü : Süzüntü hacmi λ : Dalga boyu birimi xi ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA NO Şekil 2.1. Çeşitli ayırma proseslerinin kullanıldıkları aralıklar (Cheryan 1998)…………..4 Şekil 2.2. Membranların Sınıflandırılması (Cheryan 1998)……………………………….5 Şekil.3.1. Laboratuar ölçekli Nanofiltrasyon Sistemi…………………………...……….29 Şekil 3.2 .Membran Filtrasyon Sistemi Akım Şeması………………………….………..30 Şekil 3.3. Membran Hücresi (Üst bölüm)……………………………………….……….31 Şekil 3.4. Membran Hücresi (Alt bölüm)…………………………………….………….31. Şekil 3.5. Membran Hücre Muhafazası………………………………………………..…32 Şekil 3.6. Membran hücresinin membran hücre muhafazasının içine yerleştirilmesi……32 Şekil. 3.7. Besleme Tankı………………………………………...……………………….34 Şekil 3.8. Soğutma Sistemi…………………………………….…………………………34 Şekil 3.9. C.I. Reactive Orange 72 boyarmaddesinin açık formülü…………...…………37 Şekil 3.10. RO72 Kalibrasyon doğrusu……………..……………………………………..38 Şekil 3.11. Değişik boya konsantrasyonları için iletkenlik-NaCl konsantrasyonu değerleri……………………………………...…………………………………39 Şekil 3.12. Boya konsantrasyonu bağlı olarak a ve b katsayılarının değişimi değerleri (NaCl)……………………………………………….…………………………40 Şekil 3.13. Değişik boya konsantrasyonları için iletkenlik- Na2SO4 konsantrasyonunu değerleri……………………………………………...………………………..41 Şekil 3.14. Boya konsantrasyonu bağlı olarak a ve b katsayılarının değişimi (Na2SO4)….42 Şekil 4.1. DL membranı Basınç-Akı grafiği (20 0C)…………………………..…………46 Şekil 4.2. DL membranı Basınç-Akı grafiği (40 0C)………………………………..……46 Şekil 4.3. DK membranı Basınç-Akı grafiği (20 0C)…………………………...………..47 Şekil 4.4. DK membranı Basınç-Akı grafiği (40 0C)………………………….…………47 Şekil 4.5. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C)………………48 Şekil 4.6. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (40 0C)………………48 xii Şekil 4.7. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………………..……..…49 Şekil 4.8. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (40 0C)……………………………………………………..…………..49 Şekil 4.9. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………………..………..50 Şekil 4.10. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (40 0C)………………………………………………………..………..50 Şekil 4.11. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………………...……….51 Şekil 4.12. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C)…………………………………………………………………51 Şekil 4.13. 500 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Akı- Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………………...……….51 Şekil 4.14. 50 mg/l RO72, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C)……………....52 Şekil 4.15. 50 mg/l RO72, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (40 0C)…………..…..52 Şekil 4.16. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………………..……….53 Şekil 4.17. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (40 0C)………………………………………………………...……….53 Şekil 4.18. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………………...……….54 Şekil 4.19. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C).....54 Şekil 4.20. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C)…………………………………………………………………..……..55 Şekil 4.21. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C)…………….56 Şekil 4.22. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (40 0C)……..………56 Şekil 4.23. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rboya- Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………………...……….56 Şekil 4.24. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rboya- Zaman Grafiği (40 0C)…………………………………………………………………………….57 xiii Şekil 4.25. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C)…………………………………………………………..……..57 Şekil 4.26. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (40 0C)…………………………………………………………………57 Şekil 4.27. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C)……………………………………………………………..…..58 Şekil 4.28. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C)……………………………………………………………..…..59 Şekil 4.29. 500 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, DL Membranı için Rboya- Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………….59 Şekil 4.30. 50 mg/l RO72, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C)……………..60 Şekil 4.31. 50 mg/l RO72, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (40 0C)………….….60 Şekil 4.32. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C)……………………………………………………………..…..60 Şekil 4.33. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (40 0C)……………………………………………………………...….61 Şekil 4.34. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C)……………………………………………………………...….61 Şekil 4.35. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C)……………………………………………………………..…..62 Şekil 4.36. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C)……………………………………………………………...….62 Şekil 4.37. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………………...……….63 Şekil 4.38. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (40 0C)…………………………………………………………………63 Şekil 4.39. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………………..………..64 Şekil 4.40. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (40 0C)…………………………………………………………...…….64 Şekil 4.41. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (40 0C)………………………………………………………………....64 xiv Şekil 4.42. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C)……………………………………………………………..…..65 Şekil 4.43. 500 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C)……………………………………………………………..…..65 Şekil 4.44. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C)…………………………………………………………………66 Şekil 4.45. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (40 0C)………………………………………………………...……….66 Şekil 4.46. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C)…………………………………………………………………67 Şekil 4.47. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DK Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C)…………………………………………………………………67 Şekil 4.48. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C)………………………………………………………………....67 Şekil 4.49. 50 mg/l RO72, DL ve DK Membranları için Sıcaklıkla Rboya-Basınç Değişim Grafiği…………………………………………………………………............68 Şekil 4.50. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL ve DK Membranları için Sıcaklıkla Rboya- Basınç Değişim Grafiği…………………………………………………68 Şekil 4.51. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Sıcaklıkla Rboya-Basınç Değişim Grafiği…………………………………………………………………………69 Şekil 4.52. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Tuz Cinsiyle Rboya-Basınç Değişim Grafiği (20 0C)………………………………………………………………………....69 Şekil 4.53. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Tuz Cinsiyle Rboya-Basınç Değişim Grafiği (40 0C)………………………………………………………………………....70 Şekil 4.54. 500 mg/l RO72, DL Membranı için Tuz Cinsiyle Rboya-Basınç Değişim Grafiği (20 0C)…………………………………………………………………...…….70 Şekil 4.55. 50 mg/l RO72, DL Membranı için NaCl Konsantrasyonuyla Rboya- Basınç Değişim Grafiği (20 0C)……………………………………………………….71 Şekil 4.56. 50 mg/l RO72, DK Membranı için NaCl Konsantrasyonuyla Rboya- Basınç Değişim Grafiği (20 0C)………………………………………………….……71 Şekil 4.57. 10 g/l NaCl, DL Membranı için Boya Konsantrasyonuyla Rboya- Basınç Değişim Grafiği (20 0C)…………………………………………………..…..72 xv Şekil 4.58. 10 g/l NaCl, DK Membranı için Boya Konsantrasyonuyla Rboya- Basınç Değişim Grafiği (20 0C)………………………………………………...…….72 Şekil 4.59. 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Boya Konsantrasyonuyla Rboya-Basınç Değişim Grafiği (20 0C)……………………………………………………….72 Şekil 4.60. Optimum Şartlarda DL ve DK Membranlarında Boya, Tuz, KOİ ve Top. Azot Giderim Verimleri……………………………………………………………..73 Şekil 4.61. Tuzsuz çözelti için DL ve DK membranlarının akı karşılaştırılması (20 0C)…76 Şekil 4.62. Tuzsuz çözelti için DL ve DK membranlarının akı karşılaştırılması (40 0C)…77 Şekil 4.63. Yüksek boya konsantrasyonu için DL ve DK membranlarının akı karşılaştırılması……………………………………………………………….77 Şekil 4.64. Yüksek NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının akı karşılaştırılması……………………………………………………………….77 Şekil 4.65. Düşük NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının akı karşılaştırılması……………………………………………………………….78 Şekil 4.66. Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının akı karşılaştırılması (20 0C)…………………………………………………………………………78 Şekil 4.67. Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının akı karşılaştırılması (40 0C)…………………………………………………………………………78 Şekil 4.68. Tuzsuz çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya (%) karşılaştırılması (20 0C)…………………………………………………………………………79 Şekil 4.69. Tuzsuz çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya (%) karşılaştırılması (40 0C)…………………………………………………………………………79 Şekil 4.70. Yüksek boya konsantrasyonu için DL ve DK membranlarının RBoya karşılaştırılması……………………………………………………………….80 Şekil 4.71. Yüksek NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının RBoya karşılaştırılması……………………………………………………………….80 Şekil 4.72. Düşük NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının RBoya karşılaştırılması………………………………………………………………..80 Şekil 4.73. Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya karşılaştırılması (20 0C)………………………………………………………..81 Şekil 4.74. Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya karşılaştırılması (40 0C)………………………………………………………..81 xvi Şekil 4.75. Yüksek boya konsantrasyonu için DL ve DK membranlarının RTuz karşılaştırılması………………………………………………………………..82 Şekil 4.76. Yüksek NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının RTuz karşılaştırılması……………………………………………………………….82 Şekil 4.77. Düşük NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının RTuz karşılaştırılması………………………………………………………………..83 Şekil 4.78. Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya karşılaştırılması (20 0C)………………………………………………………..83 Şekil 4.79. Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya karşılaştırılması (40 0C)………………………………………………………..84 xvii ÇİZELGE DİZİNİ SAYFA NO Çizelge 2.1. Membran proseslerinin karakteristikleri…………………………………….5 Çizelge 2.2. Membran ile ilgili yapılmış çalışmalar ve elde edilmiş sonuçlar…………..11 Çizelge 2.3. Tipik Tekstil Atıksu Karakteristikleri……………………………………...19 Çizelge 2.4. Membran Filtrasyon Tiplerinin Tekstil Endüstrisinde Kullanımları………23 Çizelge 3.1. DK membranı ile yapılan deneyler………………………………………...27 Çizelge 3.2. DL membranı ile yapılan deneyler…………………………………...…….28 Çizelge 3.3. Membranların teknik özellikleri 1)……………………………………..…..36 Çizelge 3.4. RO72 konsantrasyon ile absorbans değerleri (478 nm dalga boyu)….……38 Çizelge 3.5. İletkenlik ve NaCl tuzu için a ve b katsayıları…………………………..…40 Çizelge 3.6. İletkenlik ve Na2SO4 tuzu için a ve b katsayıları…………………….…….42 Çizelge 4.1. DL ve DK Membranlarının Akı Karşılaştırılması (20 0C ve 40 0C)…….…48 Çizelge 4.2. DL ve DK Membranları için Akı-Basınç İlişkisi ve Korelasyon Katsayıları……………………………………………………………….…75 Çizelge 4.3. DL ve DK Membranları için RBOYA-Basınç İlişkisi ve Korelasyon Katsayıları………………………………………………………………….75 Çizelge 4.4. DL ve DK Membranları için RTUZ-Basınç İlişkisi ve Korelasyon Katsayıları……………………………………………………………….....75 Çizelge 4.5. DL ve DK Membranlarının Akı Değerleri için T Testi Sonuçları……...….86 Çizelge 4.6. DL ve DK Membranlarının Rboya Değerleri için T Testi Sonuçları………..89 Çizelge 4.7. DL ve DK Membranlarının Rtuz Değerleri için T Testi Sonuçları…………91 Çizelge 4.8. 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklarda Akı Değerleri için T Testi Sonuçları………..94 Çizelge 4.9. 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklarda Rboya Değerleri için T Testi Sonuçları………96 Çizelge 4.10. 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklarda Rtuz Değerleri için T Testi Sonuçları………..98 Çizelge 4.11. NaCl ve Na2SO4 Tuzlarının Akı Değerleri için T Testi Sonuçları………..101 Çizelge 4.12. NaCl ve Na2SO4 Tuzlarının Rboya Değerleri için T Testi Sonuçları………103 Çizelge 4.13. NaCl ve Na2SO4 Tuzlarının Rtuz Değerleri için T Testi Sonuçları………..105 xviii Çizelge 4.14. 1g/l ve 10 g/l NaCl Konsantrasyonlarında Akı Değerleri için T Testi Sonuçları……………………………………………………………….…108 Çizelge 4.15. 1g/l ve 10 g/l NaCl Konsantrasyonlarında Rboya Değerleri için T Testi Sonuçları………………………………………………………………….109 Çizelge 4.16. 1g/l ve 10 g/l NaCl Konsantrasyonlarında Rtuz Değerleri için T Testi Sonuçları……………………………………………………………….…110 Çizelge 4.17. 2/3 bar ve 5 bar Basınçlarda Akı Değerleri için T Testi Sonuçları……….112 Çizelge 4.18. 2/3 bar ve 5 bar Basınçlarda Rboya Değerleri için T Testi Sonuçları……...114 Çizelge 4.19. 2/3 bar ve 5 bar Basınçlarda Rtuz Değerleri için T Testi Sonuçları……….116 1 1. GİRİŞ Endüstriyel üretim ile doğal kaynak tabanından malzeme çekilirken ortaya hem ürün hem de kirlilik meydana gelmektedir. Endüstriyel faaliyetlerden oluşan olumsuz çevre etkileri öncelikle bölgesel alanda hava, su ve toprak kirliliği olarak görülmüştür. Çevre bilinci olmaksızın gerçekleşen endüstriyel üretim ile kirlenmede hızlı bir yükseliş meydana gelmiştir. Başlangıçta nehir ve göllerin estetik açıdan bozulması, çözünmüş oksijen konsantrasyonlarının balıklar ve diğer su canlıları için kritik seviyelere düşmesi, bölgesel hava kirlenmesi nedeniyle insan ölümleri şeklinde ortaya çıkan kirlenme problemi, günümüzde ozon tabakasının incelmesi, atmosferdeki karbondioksit oranına bağlı sera etkisi, su kaynaklarının kirlenip kullanılamaz hale gelmesi gibi küresel tehditlere dönüşmüştür. Endüstriyel faaliyetler arasında tekstil endüstrisi ülkemizde önemli bir yer tutmaktadır. Bu endüstrinin üretiminde çok fazla proses suyu kullanılmakta ve buna paralel olarak da çok fazla atıksu oluşmaktadır. Oluşan atıksu yüksek konsantrasyonda yardımcı kimyasal madde, biyolojik olarak ayrışamayan boya ve tuz, özetle yüksek konsantrasyonda organik ve inorganik kimyasal maddeler içermektedir. İçeriğinde boya olmasından dolayı renkli olan atıksu, ortama deşarj edilerek estetik olarak hoş olmayan görüntü vermekte, ayrıca ışık geçirgenliğini azaltarak sucul bitki büyümesi ve balık yaşamı üzerine zararlı etkilere neden olmaktadır. Bundan başka bazı tehlikeli, toksik ve kanserojenik bileşiklerin çıktığı bilimsel olarak kanıtlanmıştır. Tekstil endüstrisinden oluşan atıksuyun arıtımında yaygın olarak kullanılan yöntemler kimyasal çöktürme, aktif karbon adsorpsiyonu, ileri oksidasyon ve biyolojik arıtmadır. Fakat bu yöntemler ile tam anlamıyla arıtım verimi elde edilememektedir. Membran filtrasyon yöntemi ise son yıllarda kullanılmakta ve özellikle boya içeren bu atıksuların arıtımında tercih edilmektedir. Nedeni arıtılmış suyun tekrar kullanılabilir özellikte olması ile birlikte boya ve tuzun geri kazanımının mümkün olmasıdır. Çok fazla su tüketimi olan bu endüstride atıksudan üretimde kullanılabilir nitelikte suyun elde edilebilmesi çok büyük avantajdır. Ayrıca boya ve yardımcı kimyasalların (özellikle tuz) geri kazanımı üretimdeki maliyeti azaltıcı önemli bir durumdur. Diğer yöntemlerle tam olarak renk giderimi gerçekleşemeyen boyalı atıksu membran filtrasyonu yöntemiyle rengi giderilmiş suyla beraber boya geri kazanımı elde edilmektedir. 2 Membran filtrasyon yöntemi özellikle tekstil atıksularında son yıllarda termal ayırma sistemlerine nazaran daha az enerjiye ihtiyaç göstermeleri, arıtılan suyun geri devrettirilebilmesi, boyanın geri kazanımı gibi özelliklere sahip olmaları nedeniyle daha yaygın olarak kullanılmaya başlanılmıştır. Tekstil endüstrisinde membran filtrasyon yönteminin önem kazanmasıyla beraber çeşitli boya ve membran türlerinin, işletim koşullarının arıtım verimine etkilerinin araştırılmasına gereksinim duyulmuştur. Membran filtrasyonun yeni kullanılan arıtma yöntemi olması nedeniyle geniş çapta bilimsel araştırmaya ihtiyaç vardır. Bu tezin amaçları: • Farklı membran yapısında olan DL ve DK membranlarının saf su ile akılarının belirlenerek geçirimlilik katsayılarının (Lp) bulunması, • NaCl-Na2SO4 tuzlarının ve tekstilde yaygın olarak kullanılan reaktif boyar maddenin (RO72) çeşitli işletim şartlarında giderim verimlerinin incelenmesi, • DL ve DK membranlarının en iyi arıtımın sağlandığı optimum işletme şartlarının belirlenmesi, • En iyi boya gideriminin elde edildiği membranın belirlenebilmesidir. 3 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI 2.1. Membran Sistemler Son yıllarda geliştirilen bazı arıtma teknolojileri ile atıksuyun tekrar kullanımı ekonomik olarak mümkün olabilmektedir. Özellikle su kaynaklarının kısıtlı olduğu yörelerde ve çok su kullanılan endüstrilerde önemli altyapı yatırımları yapılmadan, evsel atıksuların ve kötü kalitedeki yüzeysel suların tekrar kullanımı ekonomik bir alternatif olarak dikkate alınmaktadır. Ayrıca su tüketiminde tasarruf sağlanılması amacıyla proses sularının geri kullanımı da gittikçe artmakta ve bu endüstriyel su yönetimi için önemli bir husus oluşturmaktadır (Koyuncu ve ark. 2004). Atıksuların tekrar kullanımını sağlayan arıtma teknolojilerinden “Membran Prosesleri” kalitesiz suların, evsel ve proses atıksuların tekrar kullanımını mümkün kılarak alternatif su kaynağı olarak değerlendirilmelerini sağlamaktadır. Membran, iki farklı fazı veya ortamı birbirinden ayıran ve bir tarafından diğer tarafa maddelerin seçici bir şekilde taşınmasını sağlayan geçirgen bir tabakadır. Tüm membran ayırma teknolojilerinde membrandan geçme yönünde akış sağlamak üzere itici bir kuvvet ve bazı maddelerin geçişini engelleyen ayırma faktörü, temel iki prensiptir. Basınç farkı, kimyasal potansiyel farkı, elektriksel potansiyel farkı, sıcaklık farkı (Timmer 2001) gibi itici güçler yardımıyla kütle transferi gerçekleşmektedir. Membran proseslerinde en yaygın kullanılan itici kuvvet basınçtır. Şekil 2.1’de çeşitli ayırma proseslerinin temel partikül yada molekül boyutları ile bu prosesleri etkileyen önemli faktörler belirlenmiştir. Bu tür ayırma prensibine dayalı prosesler arasında membranların hangi aralıktaki molekül boyutlarına hitap ettikleri görülmektedir (Cheryan 1998). 4 Şekil 2.1. Çeşitli ayırma proseslerinin kullanıldıkları aralıklar (Cheryan 1998) İtici kuvveti basınç olan membran prosesler dört gruba ayrılır; mikrofiltrasyon (MF), ultrafiltrasyon (UF), nanofiltrasyon (NF), ters ozmos (RO) ya da hiperfiltrasyon (Timmer 2001, Dickenson 1997). Bu yöntemlerde ayırma işlemi, moleküllerin boyutlarına ve molekül kütlelerine göre olur. Bu membranlar geçirdikleri maksimum molekül ağırlığına göre ayırt edilirler (Şekil 2.2). 5 Şekil 2.2. Membranların Sınıflandırılması (Cheryan 1998) UF, MF ve NF’da itici kuvvet tamamen basınçtır RO prosesinde ise kısmen basınç kısmen de konsantrasyondur (Anonim 1999). Membran prosesleri arasındaki temel fark kullanılan gözenek boyutundaki farklılıklardır. Çizelge 2.1’de farklı membran proseslerinin karakteristikleri kıyaslamalı olarak görülmektedir. Çizelge 2.1. Membran proseslerinin karakteristikleri Proses İtici Kuvvet Konsantre(a) Süzüntü Osmoz Kimyasal potansiyel Çözünenler, su Su Mikrofiltrasyon Basınç Büyük moleküller, su Küçük moleküller, su Ultrafiltrasyon Basınç Askıda partiküller, su Çözünenler, su Küçük moleküller, iki Tek değerlikli iyonlar, Nanofiltrasyon Basınç değerlikli tuzlar, ayrışmamış asitler, su ayrışmış asitler, su Ters Osmoz Basınç Tüm çözünenler, su Su (a) Membrandan geçemeyen çözelti Kaynak: Cheryan, M. Ultrafiltration and Microfiltration, 1998, 3 s. 6 RO sisteminde temiz suyu kirli sıvıdan ayıran yarı geçirgen bir membran vardır. Kirli tarafa bir basınç uygulandığında kirli taraftaki su temiz tarafa difüze olur. Proses sonunda, istenmeyen kimyasal maddeler yoğunlaşarak temiz sudan ayrılır. RO prosesi atıksudan 10-1 ile 10-3mikron boyuttaki partikülleri (iyonlar, çözünmüş tuzlar, vb.) ayırmada ve atıksudaki belli organik çözücülerin gideriminde kullanılır (Chang 2001). En küçük gözenek boyutuna sahip olan ve bu yüzden çok yüksek basınca ihtiyaç duyan RO prosesinin en yaygın uygulama alanı deniz suyu veya tuzlu sudan içme suyu elde edilmesidir. Ayrıca, öncelikle elektronik endüstri başta olmak üzere tıbbi, eczane, kimyasal ve gıda endüstri vb. saf su kullanılması gereken endüstrilerde büyük oranda kullanılmaktadır (Dickenson 1997). UF ve MF proseslerinde membranların gözenek boyutları daha büyük olduğundan ayırma için daha düşük basınç gerekir. UF prosesinde membran delik çapı 2 nm ile 0,05 µm arasındadır (Timmer 2001) ve 0,1-0,01 µm büyüklüğündeki partiküller tutulur. UF prosesi atıksudan makro molekül ve kolloidlerin konsantre edilerek ayrılmasında kullanılır. Atıksu belirli gözenek boyutundaki geçirgen zarın bir tarafında basınç altında bulunur. Gözenek boyutundan küçük tüm maddeler membrandan geçer, büyük boyutlular kirli su tarafında kalır. UF prosesi birçok endüstride uygulanmakla birlikte geniş oranda tekstil endüstrisi tarafından uygulanmaktadır. %30 gibi düşük geri kazanımı elde edilebilmesinden dolayı çıkış suyunun direkt tekrar kullanımı imkânsız olabilmektedir (Tang ve Chen 2002). Bu nedenle UF prosesi, RO yada NF prosesi öncesi ön arıtım kademesi olarak kullanılır. Nanofiltrasyon (NF) prosesi membran delik çapı açısından gözeneksiz RO ile gözenekli UF arasında bulunmaktadır (Ku ve ark. 2005, Bouchoux 2005, Su ve ark. 2004). Son zamanlarda, ince filmli selüloz olmayan membranlardaki gelişmeler ile beraber kullanımı daha da yaygın hale gelmiştir. NF membranları, RO’dan daha düşük basınçlarda işletilmekte ve RO’a göre düşük kalitede su vermektedir (Koyuncu, 2001). NF kısmi suyun tuzsuzlaştırma işlemi ve arıtma için gittikçe popüler teknik olmaya başlamıştır. En yaygın kullanılan membran tipi ince film (TF) polyamide (PA)’dır. Bu tip membranlar pH kararlığı olduğu gibi iyi sıcaklık kararlılığına sahiptirler ve genelde yüksek membran akısıyla iki değerlikli iyon ve şekerleri monosakkaritlerden daha iyi bertaraf ederler (Nilsson ve ark. 2006). 7 NF membranlarındaki giderme mekanizması, RO gibi çözünme-difüzyon modeline göre olmaktadır (Koyuncu, 2001). Fakat RO ile karşılaştırıldığında çok değerlikli iyonlar için daha iyi seçicidir ve daha yüksek akıya sahiptir (Ballet ve ark. 2004, Manttari ve ark. 2006). Şeker, doğal organik maddeler ve hatta iyonlar gibi çok düşük molekül ağırlığına sahip bileşikler için de UF’dan daha iyi tutma gerçekleştirirler (Manttari ve ark. 2006). Nanofiltrasyon membranlar 100∼300 µm kalınlığında yüksek poroziteli alt tabaka ile desteklenmiş filtre yüzeyinden oluşmuş asimetrik yapıdadırlar. Genellikle bu membranlar 5 A0 ile 10 A0 aralığında porlara sahiptir ve moleküler ağırlığı 200 ile 1000 Da arasındaki çözünenlerin alıkonması için kullanılmaktadır (Lopes ve ark. 2005). Yapılan çeşitli araştırmalarda nanofiltrasyon için 3 temel kütle transfer kontrol şartları olduğu görülmüştür. Küçük membran delik çapına sahip olması sonucu, NF için kütle transfer mekanizması difüzyon ve konveksiyondur (Tang ve Chen 2002). Ayrıca diğer kütle transfer mekanizması aktif membran tabakasının negatif yüklü kimyasal gruplardan oluşması nedeniyle iyonların elektrik alanı ile hareket etmesidir. Filtrasyon boyunca tüm kütle transferinin 3 formu da var olsa da sadece bir tanesinin baskın olması beklenir. Hangisinin baskın olacağı membran özellikleri ve çözünene bağlıdır (Tang ve Chen 2002). Endüstride NF, eczacılıkta, renk ve TOK gideriminde, kuyu sularından TDS gideriminde (Koyuncu 1997), yüzeysel sulardan sertlik gideriminde, tuz ve boya geri kazanımında (Ballet ve ark. 2004, Gomes ve ark. 2005, Su ve ark. 2004), özellikle gıda sektöründe ( süt ve süt ürünleri, meyve suyu üretimi, pancar sıkıştırma suyunun arıtımı vb.) (Bouchoux ve ark. 2005) ve atıksu uygulamalarında inorganik maddelerden organik madde ayrımında (Kayar, 2003), pestisitler, yüzeysel suların arıtımı, kâğıt ve selüloz endüstrilerin arıtma çıkış suyunun arıtımı, tekstil arıtma çıkışından boyanın bertarafı (Lopes ve ark. 2005) gibi birçok alanda kullanılmaktadır. NF sulu çözeltilerden iki değerlikli iyonların ve küçük organik moleküllerin alıkonması avantajına sahiptir, bundan dolayıdır ki boya endüstrisinde daha çok kullanılmaktadır (Gomes ve ark. 2005). 8 2.2. Membran Proses Uygulamaları Tang ve Chen (2002) boya banyosundan nanofiltrasyon ile (NF) boyanın ve tuzun geri kazanılması konulu çalışmada C.I. Reaktive Black 5 boya, NaCl tuzu ve distile su karıştırılarak sentetik olarak hazırlanmış çözelti kullanmışlardır. Membran olarak polisülfon bazlı, düz yaprak şekilli, TFC kullanılmıştır. Boya ve tuz giderim verimine boya konsantrasyonun, basıncın ve tuz konsantrasyonun nasıl etkilediğine bakılmıştır. Bu parametrelerin etkileri araştırılırken pH sabit (7), sıcaklık sabit (25 0C), besleme debisi sabit (3 l/dk veya 5 l/dk) olarak alınmıştır. 1 bar ile 5 bar arasında 5 farklı basınçla çalışılmıştır. Kim ve ark. (2005) yaptıkları çalışmada nonafiltrasyon membran ile ters osmoz membranın KOİ, renk, tuz alıkonması ve süzüntü akısı için optimum işletme şartları test edilmiş, reaktif boyanın ayırma verimi ve süzüntü akısının geliştirilmesi için nanofiltrasyon ve ters osmoz membranlarının birlikte kullanılmasının yapılabilirliği değerlendirilmiştir. Reaktif yellow 145 ve reaktif black 5 boyalarının kullanıldığı prosesten çıkan atıksu kullanılmıştır. Nanofiltrasyon membranı DK, Osmonic Desal, ters osmoz membranı AG, Osmonic Desal’dır. Boya çeşidi, basınç (0-70 bar) ve membran türü değiştirilerek akı ve geri kazanım parametrelerinin nasıl değiştiği araştırılmıştır. Tüm deneylerde sıcaklık 20 0C’de sabit tutulmuştur. Shu ve ark. (2005) ise boya banyolarındaki sulardan nanofiltre membran kullanarak tuz ve suyun tekrar kullanılma olasılığını araştırmışlardır. Çözelti C.I. Reactive Black ve NaCl tuzu ile sentetik olarak hazırlamışlardır. Polisülfon üstünde poliamid yapıda ince film kompozit membran kullanmışlardır. Tüm deneyler sabit pH (7), sabit basınç (500 kPa) ve sabit sıcaklıkda (25 0C) gerçekleştirilmiştir. Ku ve ark. (2005)’nın yaptıkları çalışmanın konusu nanofiltrasyon ile sulu çözeltiden asidik boyar maddelerin ayrılması, işletim aşamasında verim ve kullanabilirliğinin araştırılmasıdır. Deiyonize su ve boya ile hazırlanan sentetik çözelti kullanmışlardır. C.I. Acid red 4, C.I. Acid orange 10 ve C.I. Acid red 27 olmak üzere 3 farklı boya ile çalışılmıştır. Osmonics firmasından temin edilmiş Desal DK polyamid ince film kompozit (TFC) membran kullanmışlardır. Deneyler sırasında süzüntü ve konsantrat tanka geri devrettirilmiştir. Farklı boya konsantrasyonu (50-800 mg/l), pH 9 (3-9) ve sıcaklık (20 0C - 50 0C) larda çalışılarak boya konsantrasyonu, sıcaklık ve pH’ın etkisi araştırılmıştır. Yu ve ark. (2001) ise gerçek nanofiltrasyon tesisinde boya üretimi esnasında oluşan tuz ve safsızlıkların giderimi ve daha kaliteli, tuz içeriği düşük ve konsantre boya elde edilmesiyle ilgilenmişlerdir. Gerçek boyalı atıksu kullanmışlardır. 12 adet nanofiltrasyon membrandan oluşmuş prosesteki membranlar spiral, selüloz asetattır. Uyguladıkları işletim basıncı 2-3 MPa olarak değişmiştir. Marucci ve ark. (2002) pilot ölçekli tesiste iki farklı membran teknolojisinin uygulanması ile ilgili çalışmalar yapmışlardır. Bir çalışmalarında aktif çamur arıtımından çıkan suları önce mikrofiltrasyon sonra nanofiltrasyondan geçirmişlerdir. Diğer çalışmalarında kum filtresi, ozonloma gibi çeşitli arıtmadan sonra çıkan suları ultrafiltrasyondan geçirmişlerdir. Van der Bruggen ve ark. (2001) hem sentetik hazırlanmış boya banyosu suyu hem de aktif çamur arıtma sisteminden geçirilmiş suyu farklı nanofiltrasyon yapısına sahip 3 çeşit membrandan geçirerek bu suların arıtımı ile ilgili çalışmalar yapmışlardır. Koyuncu (2002) reaktif boya ve tuz içeren sentetik boya banyosundan tuz ile boyanın giderimine besleme atıksuyundaki boya ve tuz konsantrasyonunun, basıncın ve çapraz akış hızının etkisini araştırmıştır. I.C. Reactive Black 5, I.C. Reactive Orange 16 ve I.C. Reactive Blue 19 boyaları olmak üzere 3 farklı boya ile çalışılmış, molekül kesme çapı 150-300 g/l olan polysülfon poliamid yapıda ince kompozit membran kullanılmıştır. Tuz cinsi olarak da NaCl seçilmiş ve sıcaklık tüm deneylerde 25 0C olarak sabit alınmıştır. Koyuncu ve ark. (2001) diğer bir çalışmasında ise pilot ölçekli nanofiltrasyon tesisinde KOI, renk ve EC giderim verimleri araştırılmıştır. Bir fabrikanın boyahane ve yün yıkama işleminden çıkan atıksular kullanılmış ve atıksu sıcaklığı 25-27 0C arasında tutulmuştur. Sistem yarı kesikli-sürekli olmayan şekilde çalıştırıldığında konsantrat besleme çözeltisine geri verilirken süzüntü ayrı toplanmıştır. Sistem yarı kesikli-sürekli çalıştırıldığında konsantrat ve süzüntü besleme çözeltisine geri verilmiştir. Bu çalışmada ayrıca ekonomik değerlendirme yapılmış, 0,81 $/m3 maliyet bulunmuştur. Reaktive red (λ = 571 nm.) ve NaCl tuz içeren atıksuyun farklı yapıdaki nanofiltrasyom ile arıtımını Jironetenanon ve ark. (2000) yaptıkları çalışmada 10 araştırmışlardır. Basınç 10 bar ve sıcaklık 35 0C‘de sabit tutularak boya konsantrasyonu, tuz konsantrasyonu ve membran değiştirilerek araştırma yapılmıştır. Dhale ve Mahajoni (1999) reaktif boyanın nanofiltrasyon ile giderimi incelenmiştir. Hem gerçek atıksu hem de sentetik atıksu çalışılmıştır. Akı, renk ve KOİ giderimi ve NaCl ile Na2CO3 tuzlarının geçirimliliği üzerine çalışılmıştır. Dhale ve Mahajoni (2000) yaptıkları başka bir çalışmada ise dispers boyanın nanofiltrasyon ile alıkonmasına bakılmıştır. Boya alıkonması KOİ ve renk giderimi esas alınarak belirlenmiştir. Ciardelli ve ark. (2000) tekstil atıksuyunun geri kullanım amacıyla membran tekniği ile arıtımının teknik ve ekonomik analizini yapmışlardır. Doğal ve sentetik elyaf boyahane atıksuyu öncelikle ön arıtmadan geçirildikten sonra pilot ölçekli membran filtre sisteminden geçirilmiştir. Ultrafiltrasyondan sonra ters osmoz ile arıtım gerçekleştirilmiştir. 1000 m3/gün su için UF/RO membran arıtımının ilk yatırım ve işletme maliyetleri belirlenmiştir. Çizelge 2.2’de membranlar ile yapılan çalışmalarda neler kullanıldığı ve elde edilen sonuçlar özetlenmiştir. 11 Çizelge 2.2. Membran ile ilgili yapılmış çalışmalar ve elde edilmiş sonuçlar Çalışılan Boya Çeşidi Tuz Membran Basınç Sıcaklık Bulunan Sonuçlar Referans Atıksu NaCl tuzun olması nedeniyle oluşan osmotik basınçdan CI Reactive Black 5 akı etkilenmiştir. Boya konsantrasyonu akı yada λ= 596 nm alıkonmaya önemli etkisi olmamııştır. Düşük basınçlarda Sentetik MA = 991 g/mol NaCl Polisülfon bazlı 1-5 bar 25 0C çalışılmasıyla (1-5 bar) yüksek akı değerleri Tang ve Chen (2002) 0,1-0,9 g/l 10-90 g/l TFC-SR2 nanofiltre bulunmuştur. Ortalama %98 boya alıkonması, %14’den düşük NaCl alıkonması gözlenmiştir. Süzüntü miktarı ve alıkonma verimine membran Gerçek Reactive Yellow 145 - NF (DK, Osmonics Desal) 0-70 bar 20 0C türünün etkilediği görülmüştür. Uygulan değişik Kim ve ark. (2005) Reactive Black 5 RO (AG, Osmonics Desal) basınçlarla KOI, renk ve tuz alıkonması değişmiştir. Basıncın artmasıyla bu parametre değerleride artmıştır. Giriş çözeltisindeki NaCl konsantrasyonu arttırıldığı (10- Sentetik CI Reactive Black 5 NaCl Polysülfon üstünde 5 bar 25 0C 80 g/l) zaman başlangıçta NaCl tuzunun membranda Shu ve ark. (2005) 50-700 mg/l 10-80 g/l polyamid yapıda TFC-SR alıkonması azalmıştır. Tuz konsantrasyonunun NF artmasıyla konsantrattaki boya agresyonu azaldığı bulunmuştur. CI Acid Red 4 λ= 509 nm Yapılan bu çalışmadaki çoğu deneylerde %98’den fazla MA = 382,5 g/mol boya alıkonması elde edilmiştir. Çeşitli boyarmaddeler ile yapılan deneylerde akı değeri çözelti sıcaklığı ve Sentetik CI Acid Orange 10 - Polyamid TFC Desal DK 20-50 0C işletim basıncının artmasıyla artmıştır. Çözeltinin Ku ve ark. (2005) λ= 478 nm NF membrandan geçme hızının artmasıyla MA = 452,4 g/mol MWCO = 150-300 Da boyarmaddelerin alıkonması biraz azalmış, ve Etkin alan = 42,35 cm2 dolayısıyla süzüntü miktarı artmıştır. Boyar maddelerin CI Acid Red 27 alıkonmasına çözelti pH’ının etkisi araştırılmış, pH 5’de λ= 522 nm maksimim süzüntü miktarı elde edilmiştir. MA = 504,5 g/mol 1. Remazol Yellow 3 RS NaCl MPS 31 Hidrofobik NF Remazol BTE Red 3 BS 10g/l Etkin alan = 1,60 m2 Yapılan test sonuçlarına göre renk alıkonması DK 1073 Gerçek 2. Remazol BTE Blue CaCl2 NF 45 Hidrofilik 25 Bar 60 0C ve NF 45 membranları için %99 civarında ve KOI Lopes ve ark. (2005) RN Special Remazol 10 g/l Etkin alan = 2,40 m2 alıkonması DK 1073 için %87’dir. Çalışılan farklı BTE Red 3 BS atıksular için akı değeri 30,5 ile 70 L/m2s arasında Na2SO4 DK 1073 Hidrofilik değişmiştir. 3. Remazol Black 15 g/l Etkin alan = 1,77 m2 Remazol BTE Red 3 BS 12 Çizelge 2.2. (Devam) Membran ile ilgili yapılmış çalışmalar ve elde edilmiş sonuçlar Çalışılan Boya Çeşidi Tuz Membran Basınç Sıcaklık Bulunan Sonuçlar Referans Atıksu Özellikle düşük tuz konsantrasyonunda membran yüzeyi üzerine boya moleküllerin kek tabakası oluşumu Polysülfon polyamid DS 5 akı azalmasının en önemli nedeni olduğu anlaşılmıştır. Sentetik Reactive Black 5 NaCl DK NF 8-24 bar 25 0C İşletim şartlarının akı üzerine güçlü etkilerinin olduğu Koyuncu ve ark. 1-50 g/l 1-80 g/l MWCO = 150-300 Da gözlemlenmiştir. Akı üzerinde membrandan geçme (2004) Etkin alan = 0,0155 m2 hızın etkileri düşük NaCl konsantrasyonunda daha göze çarpıcıdır. Ayrıca düşük akı değerleri alkali şartlarda görülmüştür. Cibacron Black B - Nanaofiltrasyon tekniği ile KOI parametresinde tam MA = 923 azalmaya ulaşılmıştır (%94 civarında). Böylece Gerçek 173 mg/l NaCl Polyamid TFC NF 2,76-5,50 süzüntüde boya kalmamıştır. Bu çalışmayla basınç, Chakraborty ve ark. Cibacron Red RB 56 g/l MWCO = 400 Da bar çözelti boya konsantrasyonu, membrandan geçiş hızı (2003) MA = 854 gibi parametrelerin etkilerinin olduğu gözlemlenmiştir. 118 mg/l Acid Red 4 Acid orange 10 yada acid red 4 gibi anyonik boyalar Acid Orange 10 Polyamid TFC Desal 5DK için PH 3’te pH 6 ya göre daha düşük alıkonma Sentetik Basic Blue 3 Na2SO4 NF 10 bar 25 0C gözlenmiştir. Bu etki tam ters katyonik boya olan basic Akbari ve ark. (2002) Direct Yellow 8 Hidrofilik blue 3 boyar madde daha göze çarpıcı şekilde Direct Red 80 MWCO = 150-300 Da görülmüştür. Ayrıca tuzun fazla bulunmasıyla akıda Disperse Blue 56 düşüş gerçekleşmiştir. Reactive Orange 16 CI Acid Orange 7 - Polyester NF 45 TFC 6-36 bar 25 0C Boya konsantrasyonundaki azalmayla akı değerinde Gomes ve ark. (2005) Sentetik MA = 351 Da Etkin alan = 0,072 m2 artış görülmüştür. 2-2000 mg/l Polysülfon DL NF Yapılan çalışma membranların pamuk ve polyester Sentetik - - MWCO = ~ 180 Da - - kumaş boyaması sonucu çıkan atıksuları arıtımında Ledakowicz ve ark. Gerçek Polysülfon DK NF kullanabileceği sonucuna varılmıştır. (1998) MWCO = ~ 180 Da Polysülfon SG RO 12 NF membrandan oluşan sistemde %25’den fazla boya, %1’den az tuz içeren boya çözeltisi elde Gerçek - NaCl Selüloz asetat NF 2-3 MPa - edilmiştir.Boya üretimde tuzsuzlaştırma ve konsantre Yu ve ark. (2001) için NF membran arıtım teknolojisi başarıyla kullanılmıştır. Tuzsuzlaştırılmış boyalı çözelti sprey kurutucular ile sürekli olarak kurutulmuştur. Böylelikle boya geri kazanımı sağlanmıştır. 13 Çizelge 2.2. (Devam) Membran ile ilgili yapılmış çalışmalar ve elde edilmiş sonuçlar Çalışılan Boya Çeşidi Tuz Membran Basınç Sıcaklık Bulunan Sonuçlar Referans Atıksu IC Reactive Black 5 Tüm NaCl çözeltileri için basınç artışıyla süzüntü akı λ= 592 nm değeri de artmıştır. Boya konsantrasyonunun akı MA = 991 g/mol değerine önemli etkisinin olduğu görülmüştür. Sabit NaCl konsantrasyonu altında boya konsantrasyonunun Sentetik IC Reactive Orange 16 NaCl Polysülfon polyamid TFC 8-24 bar 25 0C artmasıyla akı değeri düşmüştür. Boya alıkonması Koyuncu (2002) λ= 493 nm DS 5 DK NF %99’dan daha fazla elde edilmiştir. Tuz MA = 616 g/mol MWCO = 150-300 Da konsantrasyonunun renk giderimi üzerine etkisi ise ilgi çekicidir. Tuz konsantrasyonunun artmasıyla renk IC Reactive Blue 19 giderimi azalmıştır. λ= 580 nm MA = 503 g/mol Besleme çözeltisi ne olursa olsun , ES20 membranında ES 20 NF daha düşük akı değeri elde edilirken LES90 membranda Kompozit, negatif şarjlı yüksek süzüntü akıları bulunmuştur. ES20 ve LES90 membranlar NTR-729HF’dan daha yüksek tuz LES 90 NF alıkonması elde edilmiştir. Bununla birlikte LES90, NaCl Sentetik Reactive Red NaCl Kompozit, negatif şarjlı 10 bar 35 0C konsantrasyonunun artmasıyla tuz alıkonmasında Jiraratananon ve ark. büyük miktarda düşüş görülmüştür. ES20 ve LES90’nın (2000) NTR-729HF NF boya alıkonması süzüntünün tekrar kullanımı için yeterli nötr olmuştur. Nötr NTR-729HFmembranında şarjlı membranlardan daha düşük boya alıkonması gözlemlenmiştir. Gerçek Disperse Blue CI 79 - Sel RO MPT30 NF 1,5 MPa 35 0C Yapılan çalışmada kullanılan MPT 30 membranıyla Dhale ve ark. (2000) Polymerik %99’dan fazla renk, %97 KOİ giderimi görülmüştür. Etkin alan = 0,025 m2 Sentetik Reactive turquoise Blue NaCl Sel RO MPT30 NF 1-2,5MPa 35 0C Atıksu membran ve oksidasyon işlemlerinden geçirilmiş Dhale ve ark. (1999) Gerçek CI25 Na2CO3 Polymerik ve >%99 renk giderimi elde edilmiştir. Etkin alan = 0,025 m2 MWCO = ~300 Da Sentetik - - 8040-UE50-TXA UF Aktif çamur arıtımı sonrası UF+RO dan geçirilmiştir. Gerçek Etkin Alan = 23 m2 UF 4 bar %87 KOİ giderimi, %95renk giderimi elde edilmiştir. İlk Ciardelli ve ark.(2000) MWCO = 100kDa RO 8 bar yatırım ve işletme maliyetleri dikkate alındığında ~ 1 Euro/m3 su olarak ekonomik analizi yapılmıştır. 8040-UE50-TXA RO Etkin Alan = 54 m2 14 2.3. Membran Çeşitleri Membranların performansını, geçirimsizlik derecesi, çözünen madde akımını ret etme derecesi, geçirim derecesi ve çözücünün membrandan geçme kolaylığı gibi kriterler belirler1). Selüloz asetat membranlar bu kriterlerin kombinasyonunu sağladığından yaygın olarak kullanılırlar. Günümüzde kullanılmakta olan değişik membran tipleri ve bunların değişik biçimlerde bir araya getirildiği değişik modüller vardır. En yaygın membran çeşitleri; tüp (borulu), boşluklu elyaf, spiral sargılı, plaka ve çerçeve şeklindeki membranlardır. Membran yüzeyinde tutunan ve çöken maddelerin membran deliklerini tıkamasını önlemek için türbülanslı akış şartlarının sağlanması gerekmektedir (Reynolds sayısının 2000 in üstünde olması gerekir)1). Bu da genellikle çıkış akımının geri devri ile sağlanır. Membranlarda tıkanmayı önlemek için askıda madde, bakteri ve çökebilen iyonların ön arıtımla giderilmesi önerilmektedir. Köpüklenmeyi önlemek ve bakteri/virüs ve besin elementi giderimini sağlamak üzere membran prosesine ilave olarak aktif karbon adsorpsiyonu ve flokülasyon prosesleri uygulanır1). 2.4. Membran Performansı Membran performansı akı ve giderme verimi ifadeleri ile belirtilir. Akı, birim zamanda membranın birim alanından geçen akım miktarıdır (m3/m2/sn veya l/m2/saat). Giderme verimi ise membranın tuttuğu madde miktarının ölçüsüdür. Membranların performansını etkileyen faktörler aşağıda özetlenmiştir: Basınç: Süzüntü akısı basınçtan oldukça fazla etkilenmektedir (Koyuncu ve ark. 2004). Akı, uygulanan basınç ile membrandaki ozmotik basınç farkı ile artar. Uygulanan basınç ne kadar fazla ise akı da o kadar fazladır. Ancak membrana uygulanabilecek basınç limitlidir. Genellikle 68 atm olarak alınır1). Uygulamada 27-41 atm olarak alınır1). Sıcaklık: Akının etkilendiği önemli parametrelerden biridir (Koyuncu ve ark. 2004). Akı besleme atıksuyu sıcaklığı ile artar. Standart sıcaklık 21oC olarak 1) http://www.osbuk.org/atiksu.asp 15 verilmektedir, ancak 29oC a kadar sıcaklıklar tolere edilmektedir1). 29oC ın üstündeki 38oC a kadar olan sıcaklıklar membranın bozulmasını hızlandırmakta olup uzun süre işletmeye dayanamaz1). Membran diziliş yoğunluğu: Birim hacme yerleştirilebilinecek membran alanı olarak tanımlanır. Bu faktör ne kadar büyükse sistemden çıkan toplam akı da o kadar büyük olur. Tipik membran yoğunluğu 160–1640 m2/m3 olarak verilmektedir1). Akı: Borulu sistemler için akı 6x10-3-10,2x10-3 m3/m2/gün, plakalı sistemler için ise 6,1x10-1-10,2x10-1 m3/m2/gün dür1). 1–2 yıl işletmeden sonra akı azalır. Tuz geri dönüş oranı: Atıksudaki tuzun geri dönüş oranı, kullanılan membranın tip, karakter ve atıksudaki tuzun konsantrasyon dağılımına bağlıdır1). Bu değer %95 alınır2). Örneğin Majewska-Navak ve ark. (1996) yüksek tuz konsantrasyonunda düşük süzüntü akısı ve boya geri kazanma oranı gözlemlemişlerdir (Koyuncu ve ark. 2004). Membran ömrü: Atıksudaki fenol, bakteri, mantar gibi maddelerin varlığı, yüksek sıcaklık ve yüksek/düşük pH değerleri membran ömrünü etkiler. Membranlar en fazla iki yıl kullanılırlar1). pH: Selüloz asetat membranlar yüksek ve düşük pH’larda hidroliz olurlar. Optimum işletme pH aralığı 4,5–5,5’tur1). Ön arıtma: Membran sistemlerinin Toplam Çözünmüş Katı (TÇK) miktarı 10 000 mg/l’nin üstündeki besleme akımlarına doğrudan uygulanması uygun değildir1). Bunun dışında kalsiyum karbonat, kalsiyum sülfat, demir oksit ve hidroksitleri, mangan ve silikon, baryum ve stronsyum sülfat, çinko sülfür ve kalsiyum fosfat gibi tabakalaşma yapan maddelerin ön arıtma ile kontrol altına alınmaları gerekir. Bu maddeler pH ayarlaması, kimyasal arıtım, çöktürme, inhibisyon ve filtrasyon gibi yöntemlerle kontrol altına alınabilirler. Organik kalıntılar ve bakteri filtrasyon, karbonla ön arıtım ve klorlama ile kontrol edilebilir. Yağ ve gres ise membranın yüzeyini sarıp tıkanmaya neden olacağından membran prosesi öncesi giderilmelidir3). Kimyasal madde: Membran sistemlerinde verimi etkileyen diğer temel faktör arıtılmak istenilen çözeltinin kimyasal madde içeriğidir (Bandini ve ark. 2005). Örneğin boya banyosu hazırlanmasında yardımcı kimyasallar süzüntü akısını önemli derecede etkilemektedirler. Ayrıca çözeltideki kimyasal madde konsantrasyonun fazla olmasıyla 2) http://www.osbuk.org/atiksu.asp 3) http://www.osbuk.org/atiksu.asp 16 membran yüzeyi üzerine materyallerin birikimi gerçekleşmesiyle membranda direnç artışına neden olmaktadır. Kararlı durum yaşandıktan sonra süzüntü akısında ani düşüş meydana geldiği gözlenilmiştir (Koyuncu ve ark. 2004). Çapraz akış hızı: Basınç uygulanarak elde edilen membran yüzeyine paralel akış hızıdır (m/sn)4). Besleme akışının çapraz akış hızı süzüntü akısını etkilemektedir. Daha yüksek reynolds sayısı, daha yüksek basınç ötesinde akı basınçtan bağımsız hale gelmektedir (Koyuncu ve ark. 2004). Çapraz akış hızındaki artış ile membran yüzeyine biriken kek tabakası daha büyük bir kuvvetle süpürülmektedir. Bu nedenle kek tabakasının çok daha fazla kalınlaşması engellenmektedir. Sonuç olarak çapraz akış hızının artması ile membrandan geçen akıda artmaktadır (Farizoğlu ve ark. 2004). 2.5. Başlıca Membran Prosesi Uygulama Alanları Son yirmi yılda geliştirilen membran prosesleri sayesinde kötü kaliteli suların güvenilir, emniyetli ve ekonomik olarak kullanımının mümkün olduğu kanıtlanmıştır. Membran proseslerinin su geri kazanımında belli başlı kullanım alanları aşağıda özetlenmiştir : • Yeraltı suyunun tuzlu su geçişini önlemek üzere tekrar yüklenmesi, (bu amaçla kullanılacak arıtılmış suyun içilebilir su kalitesine getirilmesi gerekmektedir), • Dolaylı içilebilir su olarak, (içilebilir su kalitesine getirilmiş suyun rezervuarlara alınması, burada bir süre bekletilmesi ve tekrar arıtım için şebekeye geri verilmesi), • Doğrudan içilebilir su olarak, • Sulama suyu olarak, (arıtılmış sudaki mineral seviyesine göre MF sonrası RO da gerekebilir), • Endüstrinin tekrar kullanımı, (Boiler’ a besleme, soğutma suyu olarak veya uygun diğer proseslerde). Membran teknolojileri birçok atıksuyun arıtımında kullanılır. Örneğin: Yarı geçirgen malzeme üretimi ve bazı metal ve oksit üretimi gibi proseslerde çok saf su 4) http://www.tezcansuaritma.com/sayfalar/su_aritma_terimleri_sozlugu.htm 17 kullanılır ve proses sonunda çözünmüş ve askıda katı içeriği yüksek bir atıksu oluşur. Bu tür atıksuların arıtımında MF veya MF +RO prosesleri ile etkin katı giderimi sağlandığı belirtilmektedir1). Organik ve inorganik kirliliği yüksek düzenli çöp depo alanı sızıntı sularının arıtımında; metal üretiminden kaynaklanan ve çözünür yağ içeren atık suların arıtımında; metal işleme yıkama sularında çözücü-su ve yağ-su karışımlarının arıtımında da membran prosesleri kullanılır. Tekstil endüstrisindeki ıslak prosesler boya, deterjan ve askıda katı yönünde çok yüksek kalitede ve miktarda su gerektirir. Atıksu arıtma tesisi çıkışının deşarj standartlarını sağlaması için konvansiyonel fiziko-kimyasal ve biyolojik arıtma tesisleri kullanılır. Arıtılmış su çıkışını üretim prosesine geri döndürebilmek için ise konvansiyonel arıtma tesislerine ilave olarak daha ileri arıtım gerekmektedir. Aktif çamur çıkışının UF ve RO proseslerinden geçirildikten sonra tekstil endüstrisinin tüm ıslak proseslerinde kullanılabileceği belirtilmektedir. Evsel atıksuların MF ve UF yöntemleri ile arıtımı deneysel ve pilot ölçekli sistemlerde denenmiş, böyle sistemlerin kısmen ticari boyutta üretimi yapılmıştır. Evsel atıksularla membran prosesi sonrası tekrar kullanım için uygun su kalitesine ulaşabildiği (KOI<30 mg/l, BOI<10mg/l, TOK<10mg/l, bulanıklık=1NTU, AKM=2mg/l) gösterilmiştir5). Kâğıt endüstrisi atıksularının havasız ve/veya havalı arıtım çıkışının iki kademeli UF-RO sisteminden geçirilerek %60’ının proseste tekrar kullanımının mümkün olduğu belirtilmektedir1). Endüstride yaygın olarak membran sistemlerinin kullanıldığı alanlar; tekstil, deri, boya, mürekkep gibi çeşitli endüstrilerden çıkan, toksik boya içeren atıksular (Auddy ve ark. 2004, Lopes ve ark. 2005, Chakraborty ve ark. 2003, Sojka-Ledakowicz ve ark. 1998), kağıt hamuru, kağıt gibi özellikle yüksek su tüketimi olan endüstrilerde proses suyu (Viero ve ark. 2002, Lopes ve ark. 2005) ve ayrıca pestisitler, yüzeysel suların arıtımıdır (Lopes ve ark. 2005). 2.6.Tekstil Endüstrisi Atıksuyunun Genel Özellikleri Tekstil endüstrisi çok büyük miktarda su tüketmekte ve çok büyük miktarda atıksu üretmektedir (Shu ve ark. 2005, Sojka-Ledakowicz ve ark. 1998, Tang ve Chen 2002). Su tüketiminin en çok olduğu üretim aşaması boyama işlemleridir. Üretim 5) http://www.osbuk.org/atiksu.asp 18 sonrasında oluşan çıkış suyunun hacim ve bileşimi düşünüldüğünde, tekstil endüstrisi atıksuyunun endüstri sektörleri içinde en çok kirleten atıksular arasında olduğu ortaya çıkmaktadır (Şen ve Demirer 2002, Arslanlı 1995). Bu endüstride yaklaşık 1 kg iplik için tipik olarak 200 L ile 400 L arasında suya ihtiyaç duyulmaktadır (Lopez ve ark. 2005). Tekstil endüstrisi üretim proseslerinden genel olarak, yüksek hacim ve bileşim yönünden çeşitliliğe sahip, biyolojik olarak bozunması mümkün olmayan maddeler içeren, toksik boyar maddeler ve çeşitli kimyasallar (su geçirmezlik maddeleri, gres ve yağ, fikse maddeleri v.b.) açısından zengin bir atıksu çıkışı meydana gelmektedir (Arslanlı 1995, Koyuncu 2003). Boyama ve yıkama işlemlerinden atıksu yüksek konsantrasyonda çözünmemiş katı maddeler (organik ve inorganik) içerir (Tang ve Chen 2002) ve kompleks, polar yapıdaki reaktif boyalardan dolayı yoğun renge sahiptir (Arslanlı 1995, Al-Bastaki 2004). Tekstil atıksuları genellikle gri renkli veya boyamada kullanılan esas boyanın rengindedir. Tekstil atıksuyundaki en önemli kirleticiler, zor ayrışan organik maddeler, klorlu bileşikler, boya, deterjan, insektisid, pestisit, gres ve yağ, sülfit bileşikleri, solventler, ağır metaller ve inorganik tuzlar olup, atıksuda BOİ, toplam çözünmüş madde, alkalinite ve sıcaklık parametreleri yüksektir (Göknil ve ark. 1984, Turk ve Simonic 2005, Shu ve ark. 2005). Çizelge 2.3’de tekstil atıksuyunda olması beklenen parametreler ile bu parametrelerin aralık değerleri verilmiştir. Tekstil atıksularının çoğu boya üretim proseslerinden oluşmakta ve toksik organik kalıntılar içermektedir. Genellikle bu atıksuların üretim oranı 1-700 l/kg üründür (Kim ve ark. 2005). Ayrıca özellikle boya evlerinden çıkan atıksu karakteristikleri boyanın renk ve türüne bağlı olarak saatten saate ve günden güne yüksek oranda değişebilir. Boya üretimi prosesi atıksularında en temel ilgilenilen parametreler KOİ, tuzluluk ve renktir. Boya bileşikleri genellikle düşük BOİ değeri ve yüksek KOİ/BOİ oranlarına sahiptir, bu durum bu bileşiklerin yapısal kompleksine bağlıdır (Kim ve ark. 2005). 19 Çizelge 2.3. Tipik Tekstil Atıksu Karakteristikleri Parametreler Tekstil Atıksudaki aralık pH 7,0 ~ 10,5 BOİ (mg/l) 150 ~ 6000 KOİ (mg/l) 350 ~ 12000 Toplam Çözünmüş Katı Madde (mg/l) 1500 ~ 3100 Toplam Askıda Katı Madde (mg/l) 15 ~ 8000 Sülfitler (mg/l) 5 ~ 20 Klorlar (mg/l) 200 ~ 500 Krom (mg/l) 2 ~ 5 Çinko (mg/l) 3 ~ 6 Bakır (mg/l) 2 ~ 6 Yağ ve Gres (mg/l) 10 ~ 50 Sülfatlar (mg/l) 500 ~ 700 Sodyum (mg/l) 400 ~ 600 Potasyum (mg/l) 30 ~ 50 Renk (Pt-Co) 50 ~ 2500 Kaynaklar: Al-Kdası ve ark., Treatment of textile wastewater by advanced oxidation processe-A review, 2004, 223 s., Qaisar ve ark., Anatomical studies on water hyacinth (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms) under the influence of textile wastewater, 2005, 992 s. Modern boya evleri birkaç proses içermektedir. Bu prosesler temizleme, ağartma, boyama ve finishing (sonlandırma) olarak adlandırılmaktadır. Yaklaşık 1 kg kumaş için 130 l su kullanılmaktadır. Bu nedenle, boyaevi proseslerinde 5000 ton/yıl pamuk kullanıldığında su tüketimi 650.000 m3 ve atıksu deşarjı 559.000 m3 olmaktadır. 2000 yılında ünite maliyetleri temel olarak tüketim (A$ 520.000), deşarj (A$ 559.000), toplam (A$ 1.079.000) hesaplanmıştır (Shu ve ark. 2005). Temizleme işlemi pamuktan kirliliklerin yok edildiği prosestir. Bu proseste sıcak su, tüm yağların yok edilmesi, pamuk içindeki doğal renk maddelerin tam ayrılması için NaOH veya deterjanlar ile karıştırılmıştır. Temizleme boyunca 1 kg pamuk başına 40 L ( 20L temizleme+20L durulama) su kullanılmaktadır. Kirliliklerin yok edilmesi ilk ağırlığın %5 ile %7 arasında azalmasıyla sonuçlanmalıdır (Shu ve ark. 2005). Temizleme işleminden oluşan atıksu diğer değerli ürünlerin oluşmasında kaynak 20 olarak kullanılabilmektedir. Doğal renk maddeler, ya oksitleyiciler ya da NaOCl, H2O2 gibi indirgeyici maddeler ile ağartıcı prosesinde parçalanmaktadır. Ağartma boyunca 1 kg pamuk başına 30 L (10L ağartma+20L durulama) su kullanılmaktadır. Ağartma işleminden oluşan atıksu asidik ve nispeten temizdir (Shu ve ark. 2005). Boyama işlemi için gerekli çeşitli boyalar, tuzlar ve 1 kg pamuk başına 60 L (20 L boyama+ 40 L durulama) su boya makinesine yerleştirilmektedir (Shu ve ark. 2005). Az NaCl (10 g/l) açık renkler, fazla NaCl (80 g/l) koyu renkler için gereklidir. Boyama boyunca boya banyosunun sıcaklığı artar ve pamuk boya banyosuna bazlar eklenir, pH nötrden 11’e yükselir. Tuzlar, eklenen bazlar ve fiske olmamış boyalar içeren atıksu olarak deşarj edilir. Bu atıksu çoğunlukla evsel atıksu ile karıştırılır, biyolojik atıksu arıtma tesisinde arıtılır. Bununla beraber, boyalar yeterli olarak biyolojik parçalanamazlar ve kirlilik olarak çevreye geçerler (Shu ve ark. 2005). Tekstil endüstrileri, özellikle sonlandırma prosesi içerenler temel su tüketicileri ve önemli kirletici kaynaklarıdır. Tipik tekstil ünitesi büyüklük ve kalite bakımından çeşitli türde atıksu oluşturmaktadır. Tekstil fabrikasındaki boyama ve baskı ünitelerinden çıkan atıksu renk bakımından zengindir, artık reaktif boyalar ve kimyasallar içerir ve çevreye vermeden önce uygun arıtmaya ihtiyaç vardır (Chakraborty ve ark. 2003). Tekstil endüstrisinde atıksuyun tekrar kullanımı önemlidir. Bu endüstride proses suyu olarak çok fazla miktarda su kullanılmaktadır. Tekstil endüstrisinde en yaygın su kaynağı yeraltı suyudur. Bununla birlikte, yeraltı suyunun kalitesi ve bulunabilirliğinin azalması tekrar kullanımın göz önünde tutulma esnasında sınırlayıcı faktörler olabilmektedir. Tekstil boya banyolarından çıkan atıksu, tuz ile birlikte hidroliz boya içerir (Koyuncu ve ark. 2004). Membran teknolojilerin uygulaması bu endüstri için suyun geri kullanımı yoluyla çok uygun sonuçlar vermiştir. Bununla beraber, uygun ön arıtma yapılmadığında hızlı tıkanma meydana gelmektedir. Boyalar akı düşüşünü ortaya çıkaran kolloidal tıkanma tabakası oluşturabilirler. Boya adsorpsiyonuna neden olan membran tıkanması tersinirdir ve membran temizlenmesiyle kontrol edilebilir. Nanofiltrasyon membranların performansı ya membranın kimyasal bileşimin değişmesi ya da membran yüzeyin modife edilmesi ile geliştirilebilir (Koyuncu ve ark. 2004). 21 2.7. Tekstil Atıksularının Arıtım Yöntemleri Tekstil endüstrisinden çıkan, toksik boya içeren atıksular su kirliliğine önemli katkıda bulunmaktadır. Tekstil yada boya endüstrisinin boyalı atıksularının arıtımı çok ciddi bir problemdir. Genellikle boya içeren atıksuların arıtımı için metotları 2 ana gruba ayırabiliriz (Mozia ve ark. 2005): 1- Fiziksel yada kimyasal boya ayırım metotları 2- Biyolojik parçalama ile boya ayırımı Atıksudan rengin giderilmesi için kullanılan bu metotlar; kimyasal koagülasyon, flotasyon, kimyasal oksidasyon, indirgeme, iyon değişimi, adsorpsiyon (aktif karbon, silika jel), nötralizasyon, ozonlama, ağartma, hidrojen peroksit/UV, elektrokimyasal teknikler, biyolojik arıtma, aktif çamur, fotokataliz ve filtrasyondur (Auddy ve ark. 2004, Fersi ve ark. 2005, Chakraborty ve ark. 2003, Akbari ve ark. 2002, Auddy ve ark. 2005, Kim ve ark. 2005, Tang ve Chen 2002, Mozia ve ark. 2005). Bütün bu yöntemlerin her birinin farklı yarar seviyeleri ve sınırlamaları vardır. Bunlar arasında adsorpsiyon en sık kullanılan metottur. Fakat yavaş bir prosestir ve performansı dengede sınırlıdır (Auddy ve ark. 2004, Chakraborty ve ark. 2003). En yaygın kullanılan adsorban toz aktif karbon (PAC) dur. Bununla birlikte PAC pahallı ve renk giderim verimi boya çeşidine bağlıdır. %100 renk giderimi nadiren elde edilmiştir. Ozonlama yöntemi, yüksek ozon dozlarında boyaları parçalama yeteneğine sahiptir. Bununla birlikte organik boyayı tamamıyla CO2 ve suya dönüştüremez. İlk boya renginin artmasıyla renksizleştirme oranının azalması ile sonuçlanır (Tang ve Chen, 2002). Diğer en yaygın kullanılan arıtma sistemlerden birisi aktif çamurdur. Bu sistemlerde atıksuya evsel atıksu karıştırılmasına rağmen rengin gideriminde etkili değillerdir (Tang ve Chen, 2002). Çünkü önemli miktarda parçalanamayan bileşikler biyolojik arıtma çıkış suyunda hala bulunmaktadır. Çevresel terimde bu bileşikler askıda katı maddeler, KOİ, BOİ, yüksek pH ve çok yoğun renk olarak tanımlanabilmektedir (Fersi ve ark. 2005). Boyar maddelerin bertarafı için kullanılan bir yöntemde kimyasal koagülasyon sonrası çöktürmedir. Bu arıtmada ise büyük miktarda çamur meydana gelmekte ve problem oluşturmaktadır (Ku ve ark. 2005). Ayrıca kimyasal koagülasyon kimyasal oksidasyon yönteminde olduğu gibi büyük miktardaki kimyasalları tüketirler ve yüksek KOI’ye sahip atıksu oluştururlar (Auddy ve ark. 22 2005). Heterojen fotokaliz kimyasal boya giderim metotlarından birisidir. Geleneksel atıksu arıtım metotlarına alternatif olarak bu proses son yıllarda popüler olmaya başlamıştır. Büyük fotokatalilitik aktivitesinin olması, kararlı olması, çevresel olumsuz etkisinin olmaması ve düşük maliyeti olmasından dolayı TiO 2 en sık kullanılan fotokatalizördür (Mozia ve ark. 2005). Ancak renk giderimi kullanılan tüm bu geleneksel arıtım prosesleri yetersiz bulunmaktadır, çünkü çoğu tekstil boyaları parçalanmaya dayanıklı kompleks aromatik molekül yapıya sahiptirler. Bunlar ışık, oksitleyici maddeler ve aerobik parçalanmaya karşı kararlıdırlar (Akbari ve ark. 2002, Fersi ve ark. 2005). 2.8. Membran Filtrasyonunun Tekstil Endüstride Kullanım Avantajları ve Dezavantajları 2.7 nolu başlık altında anlatılan nedenlerden dolayı alternatif arıtma prosesine ihtiyaç vardır (Chakraborty ve ark. 2003). Nispeten fiziksel ayırma sistemlerini esas alan basınç etkili membran prosesleri, boya içeren atıksuların arıtımı için daha cazip alternatif olabilmektedir. (Auddy v.a, 2004, Fersi ve ark. 2005, Akbari ve ark. 2002, Kim ve ark. 2005, Auddy ve ark. 2005). Filtrasyon teknikleri yüksek ilk kurulum maliyetine sahip olduğu halde tuz, boya, yardımcı kimyasallar ve suyun tekrar kullanılmasıyla tasarruf sağlamasından dolayı önemli olmakta ve yaygın kullanır hale gelmektedir (Tang ve Chen 2002, Fersi ve ark. 2005, Ku ve ark. 2005, Chakraborty ve ark. 2003, Akbari ve ark. 2002). Suyun tekrar kullanımıyla deşarj edilecek atıksuyun miktarı azalmış olur, su tüketim ve işletim maliyetinin tasarrufu sağlanır (Kim ve ark. 2005). Membran proseslerinde ekstra (ilave) kimyasala gerek yoktur ve bu nedenle ikinci bir kirlilik oluşmamaktadır (Auddy ve ark. 2005). Membran filtrasyon tiplerinin (MF, NF, UF ve RO) tekstil işletmelerinde kullanım amaçları, konsantre ve süzüntüde olması beklenen maddeler ile geri kazanılanlar Çizelge 2.4’de özet olarak verilmiştir. 23 Çizelge 2.4. Membran Filtrasyon Tiplerinin Tekstil Endüstrisinde Kullanımları Membran Uygulama Kullanım Geri kazanılan filtrasyon Özellikleri Konsantre Prosesi Amacı Süzüntü Tipleri Polyester lifinin Partiküler dispers boyalar ile Boyama ve boyutu boyanması, yıkama Yardımcı <0,05 mikron Mikrofiltrasyon pamuk, viskoz atıksuyundan Askıda boya kimyasallar olan askıdaki (MF) liflerinin azo, vat askıda boya partikülleri Su katı maddeleri ve kükürt partiküllerinin Enerji tutan düşük boyalarla giderilmesi basınçlı filtreler boyanması Boyama ve yıkama Biyolojik atıksuyundan Askıda boya Elektrolitler maddeleri, askıda boya partikülleri, (sodyum Pamuk lifinin Nanofiltrasyon kolloid ve partiküllerinin elektrolitler klorit/sodyum reaktif boyalar ile (NF) proteinleri tutan elektrolitlerin (sodyum sülfat) boyanması orta basınçlı (sodyum klorit/sodyum Su filtreler klorit/sodyum sülfat) Enerji sülfat) giderilmesi Moleküler Yardımcı ağırlığı 100-300 Polyester lifinin Boyama ve Askıda boya kimyasallar arasında değişen dispers boyalar ile yıkama partikülleri, Elektrolitler partikülleri Ultrafiltrasyon boyanması, atıksuyundan elektrolitler (sodyum tutan filtreler, (UF) Pamuk lifinin askıda boya (sodyum klorit/sodyum genelde NF reaftif boyalar ile partiküllerinin klorit/sodyum sülfat) ve/veya RO ile boyanması giderimi sülfat) Su birlikte Enerji uygulanılır. Boyama ve Askıda boya Elektrolitler Sudaki bütün Asit, metal yıkama partikülleri, (sodyum çözünmüş kompleks, direk, atıksuyundan Ters Osmoz elektrolitler klorit/sodyum iyonları tutan bazik ve reaktif iyonların ve (RO) (sodyum sülfat) yüksek basınçlı boyalar ile daha büyük klorit/sodyum Su filtreler boyama işlemleri türlerin sülfat) Enerji giderilmesi Kaynak: Buckley, C.A., Membrane technology for the treatment of dyehouse effluents. Water Science Technology, 1992, 203-209 s. Bununla beraber membran proseslerinin kendilerine has, özgü sınırlamaları vardır. Yüksek işletme basıncı gerekmesi ve çözelti şartlarına hassas olması gibi bu proseslerin yararlanılmasında sınırlayıcı etmenlerdir (Ku ve ark. 2005). Tüm membran prosesleri için temel problem işletim boyunca süzüntü akısının azalmasıdır. (Akbari ve ark. 2002, Auddy ve ark. 2004, Chakraborty ve ark. 2003). Akı azalmasındaki en önemli sebepler konsantrasyon polarizasyonu ve tıkanmadır (Manttari ve Nyström 2000). 24 Konsantrasyon polarizasyonu membran yüzeyine bitişik ince sınır tabakasında çözünen türlerin birikmesiyle konsantre tabakanın oluşumudur (Chakraborty ve ark. 2003, Auddy ve ark. 2005). Konsantrasyon polarizasyonu tersinir olaydır ve filtrasyon şartlarının ayarlanması ile kontrol altına alınabilir (Manttari ve Nyström 2000). Bundan başka, çözünenlerin gözeneklere adsorpsiyonu gibi tamamen/kısmen gözenek tıkanmasından dolayı tersinmez membran tıkanması gözlenir ve buda akı azalmasına katkıda bulunur (Auddy ve ark. 2004). Konsantrasyon polarizasyonu tıkanmayı ilerleten bir olaydır. Böylece, konsantrasyon polarizasyonunun azalması önemli bir şekilde tıkanmada azalır. Filtre edilen çözeltiye göre tıkanma önemsiz olabilir (Manttari ve Nyström 2000). Konsantrasyon polarizasyonu ile tıkanma, yüksek basınç ve konsantrasyonda ve daha düşük çalkantı/ cross-flow hız şiddetlidir. Yüksek boya konsantrasyonu ile çıkış suyu (tipik tekstil çıkış suyu 70–180 ppm boya içerir) adsorpsiyon ile ilk arıtmada yaklaşık boya konsantrasyonu 10-30 ppm’e indirildiği ileri sürülmektedir. Bu çözelti daha sonra nonofiltrasyona maruz kalmasıyla, konsantrasyon polarizasyonun etkileri daha azalacak ve daha yüksek akı yüksek alıkonma ile birlikte elde edilecektir (Auddy, 2004). Düzenli olarak temizlenip membran tıkanma problemini ortadan kaldırarak filtrelerin tekrar kullanılmasıyla ve en uygun membran sistemin seçilmesiyle maliyetler azaltılabilir. Filtrasyon teknolojilerin uygulanmasında ciddi sınırlama konsantratın yok edilmesidir. Bugünlerde konsantrat buharlaşma, yakma yada okyanusa deşarj ile bertaraf edilmektedir. Bununla birlikte bunların ekonomik ve çevresel açıdan kabul edilemez olduğu ortaya çıkmaktadır. Filtrasyon prosesler su ve tuzun tekrar kullanılmasına izin verir, deşarj edilecek atıksuyun miktarı azalmış olur (Tang ve Chen 2002). 25 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Çalışma Programı Deneyler aşağıda belirtilen sırada gerçekleştirilmiştir. Her bir deneyin yapılma amacına ve elde edilmesi planlanan sonuçlarına kısaca değinilmiştir. • Öncelikle iki farklı nanofiltrasyon (NF) membranları (DL ve DK) ile iki farklı sıcaklık için değişik basınçlarda saf su ile çalışılmış ve her bir membran için akı hesabı yapılmıştır. Basınç değerine karşılık hesap edilen akı değerleri grafik haline getirilmiş, elde edilen eğrinin eğiminden nanofiltrasyon membran geçirimlilik katsayısı (Lp) bulunmuştur. • DL ve DK NF membranlarıyla, Reactive Orange 72 (RO72) boyar madde ile sentetik olarak hazırlanmış boya çözeltisi ile farklı sıcaklık ve basınçlarda renk giderimi incelenmiştir. Bu deney ile tuz içermeyen boya çözeltisinin NF membranlarında renk giderimi üzerine etkisi gözlenmiştir. • Reactive Orange 72 (RO72) boyar madde ile sentetik olarak hazırlanmış boya çözeltisine iki farklı tuz cinsi (NaCl ve Na2SO4) ilave edilmiş, her iki membran tipi üzerindeki etkisi araştırılmış, renk giderme verimi esas alınarak belirlenen tuz cinsi ile diğer deneyler yapılmıştır. • Belirlenen tuz cinsinin düşük ve yüksek konsantrasyonları için DL membranında yapılan deneylerde renk giderimi esas alınarak optimum tuz konsantrasyonu seçilmiştir. • Belirlenmiş optimum sıcaklık, tuz cinsi, tuz konsantrasyonu için yüksek boya konsantrasyonunda hazırlanmış çözelti ile DL ve DK membranları için deneyler yapılmıştır. Üstte anlatılan deneyler sabit düşük boya konsantrasyonunda gerçekleştirilmiştir. Bu deney ile boya konsantrasyonu değiştirilmiş ve boya konsantrasyonunun membranların renk giderimi üzerine etkisi araştırılmıştır. • Son olarak belirlenmiş optimum basınç, sıcaklık, boya konsantrasyonu, tuz cinsi ve konsantrasyonu şartlarında DL ve DK membranları için, giriş ve süzüntünün 1., 2. ve 3. saatlerinde KOİ (kimyasal oksijen ihtiyacı) ve toplam 26 azot parametrelerine bakılmıştır. Diğer deneylerde olduğu gibi boya konsantrasyonu, iletkenlik ve pH değerlerine de bakılmıştır. Bu çalışma kapsamında yapılan bütün deneyler Çizelge 3.1 ve Çizelge 3.2’de detaylı olarak görülmektedir. DL membranında 2, 4 ve 5 bar, DK membranında 3, 4 ve 5 bar olmak üzere üç farklı basınçta deneyler yapılmıştır. Düşük sıcaklık için 20 oC’da, yüksek sıcaklık için de 40 oC’da çalışılmıştır. NaCl ve Na2SO4 olmak üzere iki farklı tuz cinsi için; yüksek tuz konsantrasyonu 10 g/l, düşük tuz konsantrasyonu 1 g/l seçilmiştir. Reaktif boyar madde olan RO72 için yüksek boya konsantrasyonu 500 mg/l ve 1000 mg/l, düşük boya konsantrasyonu ise 50 mg/l olarak seçilmiştir. Yukarıda anlatılan deneylerdeki sentetik boya-tuz çözeltileri ile yapılan çalışmalar ve hesaplamalarla ilgili bilgiler, sonraki bölümlerde daha ayrıntılı olarak anlatılacaktır. 27 Çizelge 3.1. DL membranı ile yapılan deneyler DL Membranı Deney Boya (RO72) Tuz Tuz Cinsi Sıcaklık Basınç pH no kons. ( mg/l ) kons. ( 0C ) ( Bar ) ( g/l ) 1(*) - - - 20 2 7 2(*) - - - 20 3 7 3(*) - - - 20 4 7 4(*) - - - 20 5 7 5(*) - - - 40 2 7 6(*) - - - 40 3 7 7(*) - - - 40 4 7 8(*) - - - 40 5 7 9 50 - - 20 2 7 10 50 - - 20 4 7 11 50 - - 20 5 7 12 50 - - 40 2 7 13 50 - - 40 4 7 14 50 - - 40 5 7 15 50 10 NaCl 20 2 7 16 50 10 NaCl 20 4 7 17 50 10 NaCl 20 5 7 18 50 10 Na2SO4 20 2 7 19 50 10 Na2SO4 20 4 7 20 50 10 Na2SO4 20 5 7 21 50 10 NaCl 40 2 7 22 50 10 NaCl 40 4 7 23 50 10 NaCl 40 5 7 24 50 10 Na2SO4 40 2 7 25 50 10 Na2SO4 40 4 7 26 50 10 Na2SO4 40 5 7 27 50 1 Na2SO4 20 2 7 28 50 1 Na2SO4 20 5 7 29 50 1 NaCl 20 2 7 30 50 1 NaCl 20 4 7 31 50 1 NaCl 20 5 7 32 500 10 NaCl 20 2 7 33 500 10 NaCl 20 4 7 34 500 10 NaCl 20 5 7 35 500 10 Na2SO4 20 2 7 36 500 10 Na2SO4 20 4 7 37 500 10 Na2SO4 20 5 7 38 50 1 Na2SO4 20 2 10 39 50 1 Na2SO4 20 5 10 40 50 1 Na2SO4 40 2 10 41 50 1 Na2SO4 40 5 10 42 1000 1 Na2SO4 20 2 10 43 1000 1 Na2SO4 20 5 10 44(1) 500 10 NaCl 20 5 7 (*) Saf su ile yapılan deneylerdir. (1) KOİ ve Toplam Azot parametrelerine bakılan deneydir. 28 Çizelge 3.2. DK membranı ile yapılan deneyler DK Membranı Deney Boya(R.O.72) Tuz Tuz Cinsi Sıcaklık Basınç pH no kons.(mg/l) kons.(g/l) (0C) (Bar) 45(*) - - - 20 2 7 46(*) - - - 20 3 7 47(*) - - - 20 4 7 48(*) - - - 20 5 7 49(*) - - - 40 2 7 50(*) - - - 40 3 7 51(*) - - - 40 4 7 51(*) - - - 40 5 7 53 50 - - 20 3 7 54 50 - - 20 4 7 55 50 - - 20 5 7 56 50 - - 40 3 7 57 50 - - 40 4 7 58 50 - - 40 5 7 59 50 10 NaCl 20 3 7 60 50 10 NaCl 20 4 7 61 50 10 NaCl 20 5 7 62 50 1 NaCl 20 3 7 63 50 1 NaCl 20 4 7 64 50 1 NaCl 20 5 7 65 50 10 Na2SO4 20 3 7 66 50 10 Na2SO4 20 4 7 67 50 10 Na2SO4 20 5 7 68 50 10 Na2SO4 40 3 7 69 50 10 Na2SO4 40 4 7 70 50 10 Na2SO4 40 5 7 71 500 10 NaCl 20 3 7 72 500 10 NaCl 20 4 7 73(1) 500 10 NaCl 20 5 7 (*) Saf su ile yapılan deneylerdir. (1) KOİ ve Toplam Azot parametrelerine bakılan deneydir. 3.2. Nanofiltrasyon Sistemi ve Membranların Tanıtımı 3.2.1. Nanofiltrasyon Sisteminin Tanıtımı Deneylerin yapılmasında kullanılan laboratuar ölçekli nanofiltrasyon sistemi GE Osmonic firması tarafından üretilen SEPA CF II Membran Hücre Sistemi model alınarak dizayn edilmiştir (Şekil 3.1). 29 Şekil.3.1. Laboratuar ölçekli Nanofiltrasyon Sistemi Nanofiltrasyon sistemi etkin kullanım hacmi 30 litre olan içi paslanmaz çelik ile kaplı besleme tankı, karıştırıcı, termometre kontrollü ısıtıcı, yüksek basınç pompası, soğutma sistemi, membrana girişte ve çıkışta olmak üzere iki adet manometre, su sayacı, membranın yerleştirildiği membran hücresi, membran hücre muhafazası, hidrolik el pompası ünitelerinden meydana gelmiştir (Şekil 3.2). Membran hücresinin genişliği 19.7 cm, uzunluğu 21.5 cm, yüksekliği 4 cm ve iç yüksekliği 0,6 cm.’dir. Membran hücre muhafazasının genişliği 20 cm, uzunluğu 30 cm ve yüksekliği 18 cm.’dir. Kullanılacak nanofiltrasyon membranları membran hücresinin, membran hücresi de membran hücre muhafazasının içine yerleştirilmektedir (Şekil 3.3, Şekil 3.4, Şekil 3.5, Şekil 3.6). Membran hücre muhafazasına bağlı olarak 30 KONSANTRAT KARIŞTIRICI ISITICI BESLEME TANKI SOĞUTMA TANKI NANO FİLTRE MEMBRAN P POMPA BASINÇ NF AYAR SU SAYACI VANASI SOĞUTMA BAYPASI P SÜZÜNTÜ Şekil 3.2. Membran Filtrasyon Sistemi Akım Şeması 31 Şekil 3.3. Membran Hücresi (Üst bölüm) Şekil 3.4. Membran Hücresi (Alt bölüm) 32 Şekil 3.5. Membran Hücre Muhafazası Şekil 3.6. Membran hücresinin membran hücre muhafazasının içine yerleştirilmesi 33 bulunan Tümas marka hidrolik el pompası vasıtasıyla 350 kg/cm2’lik basınç ile membran hücresi sıkıştırılmakta, uygulanan besleme akımındaki basınca dayanıklı olmasının sağlanmasıyla olası su kaçakları engellenmiştir. Besleme suyu tankı etkin kullanım hacmi 30 litre ve dairesel, içi paslanmaz çelik ile kaplı olarak imal edilmiştir (Şekil 3.7). Besleme suyu tankının içerisine, hazırlanan boya çözeltisinde çökelmelerin olmasını önlemek amacıyla, karıştırıcı monte edilmiştir. Ayrıca yüksek sıcaklıkta çalışılacak deneyler için besleme tankındaki çözeltinin daha hızlı ısınmasını sağlayacak termometre kontrollü ısıtıcı yerleştirilmiştir. Besleme suyu tankındaki boya çözeltisini soğutma sistemine ileten santrifüj pompadır. Pompanın markası LOWARA (Montechıo Maggiore -VI- İtalya) olup, kapasitesi 50-150 l/dk debi ile 57–38 m yüksekliktir. Besleme suyu tankı çıkışında, boya çözeltisinin sıcaklığını membrana gelmeden önce sabit tutmak için, soğutma sistemi mevcuttur (Şekil 3.8). Soğutma sistemi içerisinde yaklaşık 15–20 litre hacminde silindir paslanmaz tank vardır. Bu tankın içerisinde her tarafı kaplayacak şekilde kıvrılmış, içinde soğutma gazı bulunan ince borularla kaplıdır. Bu soğutucunun içerisindeki tankın çıkışına ısı sensörü yerleştirilmiş ve bu da membrana giren boya çözeltisinin sıcaklığını istenilen minimum ve maksimum sıcaklık arasında, soğutucunun devreye girme ve çıkmasıyla, sabit tutulmasını sağlamıştır. Bu soğutma sistemi sıcaklığın sabit tutulması için çok iyi tasarlanması ile birlikte, nanofiltrasyon sisteminin işletilmesi sırasında bazı sorunlara neden olmuştur. Bu sorunlardan ilki; soğutma sistemi içindeki tankta boyanın çökelmesi ve nanofiltrasyon sistemi temizleme işleminin çok uzun sürmesidir. Diğer sorun yaratan özellik ise; soğutma sistemi içindeki tankın, nanofiltrasyon sisteminin basınçlı ortamda belirli süre çalışmasından sonra, tank malzemesinin delinmesi veya kaynak yerinin aralanmasıdır. Bu problemler deneysel çalışma süresinin uzamasına neden olmuştur. 34 Şekil. 3.7. Besleme Tankı Şekil 3.8. Soğutma Sistemi 35 Soğutucudan çıkan boya çözeltisi membran hücresine girmeden önce su sayacı ile su miktarı m3 olarak ölçülebilmektedir. İşletim basıncı manüel ayarlanacak şekilde tasarlanmıştır. Basınç ayar vanası açık konuma getirilmiş, sistem çalıştırılmış, daha sonra istenilen işletim basıncına vana kısılarak getirilmiştir. Deneye başlamadan önce, basıncın kararlı duruma gelmesi için, bir süre beklenilmiştir. Besleme tankındaki boya çözeltisi pompa ile basınçlandırılıp soğutucuya iletildikten sonra membran hücresine girmiştir. Membran hücresinde akım, membrandan geçen süzüntü akımı ve membrandan geçemeyen konsantre akımı olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Konsantre akımı besleme tankına geri devrettirilmiş, süzüntü akımı akı hesabı için gerekli süzüntü hacminin bulunması için ayrı bir mezürde toplanmıştır. Hacmi ve konsantrasyonu ölçülmüş süzüntü örneği, tank içindeki boya çözeltisinin kimyasal özelliğinin sabit tutulabilmesi için, besleme tankına geri verilmiştir. Konsantrat ve süzüntünün tanka geri devrettirilmesinin diğer bir nedeni tanktaki hacmin azalmaması ve kimyasal özelliğinin sabit tutulmasıdır. 3.2.2. Nanofiltre (NF) Membranlarının Tanıtımı Boya çözeltisindeki boyanın ayrılması için OSMONICS marka Sepa CF TF (Thin Film) NF DK ve DL membranları kullanılmıştır (Çizelge 3.3). Bu membranların her ikisinin de en üst tabakası poliamid (PA) ince film kompozit yapıda nanofiltre membranlarıdır. İki membran arasındaki farkın DL membranının DK mebranınına oranla, daha yüksek akışkan geçirmesi ve daha düşük tutunma oranına sahip olmasıyla, biraz daha gevşek yapıda olmasıdır. Bu fark yapılan deneylerde açıkça görülmüştür. Bu durumda DK membranının MWCO değeri DL membranına göre biraz daha düşüktür. 36 Çizelge 3.3. Membranların teknik özellikleri6) Membran Adı DK DL Sınıfı NF NF Polimer türü TF TF MgSO4 Geri Dönüş Oranı (%) 98 96 pH aralığı (25 0C) 2–11 2–11 Tipik Akı/basınç (GFD(a)/PSI(b)) 22/100 31/100 Ebatlar 19,1 × 14 cm 19,1 × 14 cm Moleküler kesme çapı (MWCO) 150–300 150–300 (a) Galon/ft2-gün ≈ 1,66 L/ m2-sa (b) Pound/Inç2 ≈ 0,0689 bar 3.3. Deneylerde Kullanılan Cihaz ve Ekipmanlar Deneylerin yapılmasında yukarıda anlatılan nanofiltrasyon sistemi ve nanofiltre membranlar dışında kullanılan diğer cihaz ve aletler şunlardır: • Ultraviyole Spektorofotometre (SHIMADZU marka, UV–1601 model ) • pH metre (WTW marka, pH 526 model, 0,01 hassasiyette) • İletkenlik ölçüm cihazı (WTW marka, LF 538 model, 0,1µs/cm hassasiyette) • Hassas terazi (SARTORIUS marka, BP 310 S model, 0,001 g hassasiyette) • Toplam Azot deneyinde kullanılan yakma ünitesi (FOSS marka, Digestor 2006 model) • Toplam azot deneyinde kullanılan buharlı damıtma cihazı (FOSS marka, 2200 Kjeltec Auto Distillation model) • KOİ deneyinde kullanılan geri döndürme (reflux) düzeneği (24/40 buzlu cam boyunlu, 250 ml’lik balon ve 24/40 buzlu cam boğumlu 300 mm boru ve işlem için en az 1,4 W/cm2 ısıtma yüzeyli elektrik ısıtma plakasından oluşan düzenektir.) 6) www.osmolabstore.com 37 3.4. Deneylerde Kullanılan Kimyasal Maddeler, Çözeltiler ve Hesaplanmaları 3.4.1. Kalibrasyon Doğrusunun Belirlenmesi Tekstil endüstrisinde en fazla kullanılan boyar madde çeşitlerinden biri olan reaktif boyarmadde ile çalışılmıştır. Kapalı formülü C20H17N3Na2O11S3 ve moleküler ağırlığı 617,54 g/mol olan renk indeksine (C.I) göre Reactive Orange 72 (RO72) olarak adlandırılan boyarmadde kullanılmıştır (Şekil 3.9) (Setaş Kimya). Şekil 3.9. C.I. Reactive Orange 72 boyarmaddesinin açık formülü (Colour Index) Deneylere başlamadan önce, ultraviyole (UV) spektrofotometrede 200–800 nm dalga boyu aralığında RO72 boyarmaddenin maksimum dalga boyu tespit edilmiş ve 478 nm olarak bulunmuştur. Daha sonra 478 nm dalga boyunda konsantrasyonu belli olan 5 farklı çözeltinin UV spektrofotometrede absorbansı ölçülmüştür (Çizelge 3.4). Bulunan bu değerlerden kalibrasyon doğrusu olarak adlandırılan konsantrasyon- absorbans grafiği çizilmiştir (Şekil 3.10). RO72 boyarmaddenin konsantrasyonu, UV spektrofotometrede 478 nm dalga boyunda okunan absorbans değerinin kalibrasyon doğrusunda elde edilmiş denklemde yerine konularak hesap edilmiştir. Elde edilen denklem aşağıdadır: RO72 Konsantrasyonu (mg/l) = [Absorbans – 0,0202] / 0,0298 38 Çizelge 3.4. RO72 konsantrasyon ile absorbans değerleri (478 nm dalga boyu) RO72 Konsantrasyonu (mg/l) Absorbans 0 0 1 0,034 10 0,320 20 0,646 40 1,233 80 2,382 3 2,5 2 1,5 1 y = 0,0298x + 0,0202 0,5 R2 = 0,9994 0 0 20 40 60 80 100 RO72 Konsantrasyonu (mg/l) Şekil 3.10. RO72 kalibrasyon doğrusu 3.4.2. Sentetik Çözeltinin Hazırlanmasında Kullanılan Tuzlar ve Konsantrasyonlarının Hesaplanması 3.4.2.1. NaCl Tuzu Nanofiltre membranların boya gideriminde tuz cinsi ve konsantrasyonunun araştırılması amacıyla yapılmış deneylerde NaCl tuzu kullanılmıştır (MERCK, Ürün no: 1.06406, MA: 58,44 g/mol). Sentetik çözeltinin hazırlanması aşamasında, bilinmesi gereken çözelti içindeki tuz konsantrasyonu, Koyuncu (2001)’nun doktora tezinde iletkenlik ve boya konsantrasyonu cinsinden belirlediği yöntem ile hesap edilmiştir. Bu yöntemin uygulanması için öncelikle 0,5; 1; 5; 10 ve 20 g/l NaCl konsantrasyonlarının her biri için 0,05; 0,5; 1; 1,2; 1,5 g/l konsantrasyonlarında boya içeren tuz-boya çözeltileri hazırlanmıştır. Ek-1’de bu çözeltilerin hazırlanması tablo şeklinde detaylı olarak verilmiştir. Boya ve tuz konsantrasyonlarının aralığı deneylerde kullanılacak konsantrasyon aralığında seçilmiştir. Boya ve tuz konsantrasyonları bilinen her çözeltinin iletkenliği ölçülmüştür. Bu verilerden yola çıkarak aynı boya Absorbans 39 konsantrasyonuna sahip fakat farklı NaCl konsantrasyonundaki çözeltilerin iletkenlik değerleri ile iletkenlik-NaCl konsantrasyonu grafiği çizilmiştir (Şekil 3.11). Çizilen her bir eğri için y = ax + b denklemi çıkartılmış ve düzenlenerek aşağıdaki forma getirilmiştir: EC − b CNaCl = (3.1) a 40 35 30 25 20 C(boya) = 0,05 g/l 15 C(boya) = 0,5 g/l 10 C(boya) = 1,0 g/l C(boya) = 1,2 g/l 5 C(boya) = 1,5 g/l 0 0 5 10 15 20 25 CNaCl (g/l) Şekil 3.11. Değişik boya konsantrasyonları için iletkenlik-NaCl konsantrasyonu değerleri Her boya konsantrasyonundaki eğri için bulunan a ve b değerleri Çizelge 3.5’de görülmektedir. Görüldüğü üzere a ve b sabitleri boya konsantrasyonuna bağlı olarak değişmiştir. Bir sonraki adımda da a ve b değerlerine karşılık boya konsantrasyonu grafiği çizilmiştir (Şekil 3.12). Bu grafiklerden a sayısı 2 dereceli polinom, b sayısı doğrusal olarak boya konsantrasyonuna bağlı olarak değişmiştir. Bu grafiklerden elde edilen denklemler düzenlenerek aşağıdaki eşitlikler bulunmuştur: a = - 0,0643 (C )2Boya + 0,1305 C 2 Boya + 1,6845 R = 0,995 (3.2) b = 0,4963 CBoya + 0,5573 R 2 = 0,961 (3.3) Denklem 3.2 ve 3.3’ün, denklem 3.1’de yerine yazılmasıyla NaCl konsantrasyonu boyar madde konsantrasyonu ve iletkenlik (EC) cinsinden ifade edilmiştir: EC − (0,4963Cboya + 0,5573) CNaCl (g l) = (3.6) − 0,0643(Cboya ) 2 + 0,1305Cboya +1,6845 Bu denklemde, EC (µs/cm), Cboya (g/l) cinsindedir. EC (ms/cm) 40 Deneylerde, çözeltinin ölçülen boya konsantrasyonu ve iletkenlik değeri denklem 3.6’da yerine yazılarak NaCl konsantrasyonu hesaplanmıştır. Çizelge 3.5. İletkenlik ve NaCl tuzu için a ve b katsayıları Boya kons (g/l) A b R2 0,05 1,691 0,612 0,999 0,50 1,733 0,803 0,999 1,00 1,753 1,011 0,999 1,20 1,746 1,088 1,000 1,50 1,736 1,382 0,999 1,76 1,5 1,75 NaCl tuzu NaCl Tuzu 1,74 1,73 1,0 a 1,72 b 1,71 2 0,5 y = 0,4963x + 0,5573 1,70 y = -0,0643x + 0,1305x + 1,6845 2 2 R = 0,9608 1,69 R = 0,9948 1,68 0,0 0 0,5 1 1,5 2 0 0,5 1 1,5 2 C (g/l) Cboya (g/l)boya Şekil 3.12. Boya konsantrasyonu bağlı olarak a ve b katsayılarının değişimi (NaCl) 3.4.2.2. Na2SO4 Tuzu Deneylerde Na2SO4 tuzu kullanılmıştır (MERCK, Ürün no: 1.06603, MA: 142,04 g/mol). Na2SO4 konsantrasyonunun belirlenmesi için NaCl konsantrasyonu hesabı yönteminin aynısı uygulanmıştır. Ek-2’de Na2SO4-boya çözeltilerinin nasıl hazırlandığı tablo şeklinde detaylı olarak açıklanmıştır. Aynı boya konsantrasyonuna sahip, farklı Na2SO4 konsantrasyonundaki çözeltilerin iletkenlik değerleri ile iletkenlik-Na2SO4 konsantrasyonu grafiği Şekil.3.13’de verilmiştir. 41 25 20 15 C(boya) = 0,05 g/l C(boya) = 0,5 g/l 10 C(boya) = 1,0 g/l 5 C(boya) = 1,2 g/l C(boya) = 1,5 g/l 0 0 5 10 15 20 25 CNa2SO4 (g/l) Şekil 3.13. Değişik boya konsantrasyonları için iletkenlik- Na2SO4 konsantrasyonu değerleri Her boya konsantrasyonundaki eğri için bulunan a ve b değerlerine (Çizelge 3.6) karşılık çizilen boya konsantrasyonu grafiği Şekil 3.14 ‘de gösterilmiştir. Bu grafiklerden a sayısı 2 dereceli polinom, b sayısı doğrusal olarak boya konsantrasyonuna bağlı olarak değişmiştir. Bu grafiklerden elde edilen denklemler düzenlenerek aşağıdaki eşitlikler bulunmuştur: a = - 0,0324 (C 2Boya) + 0,0487 C 2 Boya + 1,1086 R = 0,900 (3.7) b = 0,5665 CBoya + 0,5638 R 2 = 0,998 (3.8) Denklem 3.7 ve 3.8’ün, denklem 3.1’de yerine yazılmasıyla Na2SO4 konsantrasyonu boyar madde konsantrasyonu ve iletkenlik (EC) cinsinden ifade edilmiştir: EC − (0,5665.Cboya + 0,5638) CNa SO (g l) = (3.9) 2 4 − 0,0324( 2Cboya ) + 0,0487Cboya +1,1086 Deneylerde, çözeltinin ölçülen boya konsantrasyonu ve iletkenlik değeri denklem 3.9’da yerine yazılarak Na2SO4 konsantrasyonu hesaplanmıştır. EC (ms/cm) 42 Çizelge 3.6. İletkenlik ve Na2SO4 tuzu için a ve b katsayıları Boya kons (g/l) a b R2 0,05 1,110 0,591 0,996 0,50 1,128 0,843 0,996 1,00 1,121 1,153 0,995 1,20 1,122 1,223 0,997 1,50 1,109 1,416 0,996 1,13 y = -0,0324x2 + 0,0487x + 1,1086 1,5 R2 = 0,8995 1,13 Na2SO4 Tuzu 1,12 1 a b 1,12 y = 0,5665x + 0,5638 0,5 2 1,11 Na SO Tuzu R = 0,9978 2 4 1,11 0 0 0,5 1 1,5 2 0 0,5 1 1,5 2 Cboya (g/l) Cboya (g/l) Şekil 3.14. Boya konsantrasyonu bağlı olarak a ve b katsayılarının değişimi(Na2SO4) 3.4.3. KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı) Deneyinde Kullanılan Çözeltiler Open Reflux Metoduna göre yapılmış Kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) deneyinde kullanılan reaktifler şunlardır (Standart Methods, 1998); Standart potasyum dikromat (K2Cr2O7) çözeltisi: 0.04167 M (0.25 N) Sülfürik asit reaktifi: 5,5 gram gümüş sülfat (Ag2SO4), 544 ml (1 kg) derişik sülfürik asit (H2SO4) içerisinde çözülerek hazırlanır. Ferroin indikatör çözeltisi: 1,485 gram 1,10-fenantrolin monohidrat (C12H8N2.H2O) ve 0,695 gram demir-2-sülfat heptahidrat (FeSO4.7H2O) distile su içinde çözülür ve 100 ml’ye seyreltilir. Standart demir-2-amonyum sülfat (FAS) çözeltisi: yaklaşık 0,1 M Civa-2-sülfat (HgSO4): Kristal veya toz halinde Potasyum hidrojen fitalat (KHP) standardı 43 3.4.4. Toplam Azot Deneyinde Kullanılan Çözeltiler DIN 38 409–28 metot referans alınarak geliştirilmiş metoda göre uygulanmış Toplam Azot deneyinde kullanılan reaktifler şunlardır; Sülfürik asit (H2SO4): 0,4 M (yaklaşık olarak 4 mol/l) Devarda alaşımı: toz halinde Potasyum sülfat (K2SO4) Glisin + nitrat test çözeltisi: 25 mg N/l glisin çözeltisi ve 25 mg N/l nitrat çözeltisinin eşit hacimlerde karıştırılmasıyla hazırlanır. (25 mg N/l) Borik asit çözeltisi (%4’lük, indikatörlü): 40 gram borik asit (H3BO3), 500–600 ml sıcak distile su içinde çözülür ve 900 ml’ye sıcak distile su ile seyreltilir. 10 ml bromokrezol yeşili çözeltisi ve 7 ml metil kırmızısı çözeltisi eklenir, 100 ml’ye distile su ile seyreltilir. 2-Oktanol (C8H18O): Köpük önleyici olarak kullanılır. 3.5. Deneylerde Ölçülen Parametreler Nanofiltrasyon sisteminin çalıştırılıp deneylerin yapılması sırasında; tank, konsantrat ve süzüntü örneklerde iletkenlik, pH, absorbans ölçümü ile süzüntü hacmi düzenli olarak izlenmiştir. Ölçülen bu değerler kullanılarak aşağıda belirtilen parametreler hesaplanmıştır; • Akı: Membrandan çıkan süzüntü hacminin ölçülmesiyle akı hesabı yapılmıştır. Belirli zaman aralığında (15 dk. veya 30 dk.) süzüntü mezürde toplanmış ve toplanan hacim ölçülmüştür. Akı şu denkleme göre hesaplanmıştır: Vpermeat (l) Akı(l m2 .sa) = A 2membran (m )× t(sa) Amembran çözeltinin geçtiği etkin membran alanıdır ve değeri 0,015 m 2’dir. 44 • RO72 Boya konsantrasyonu: Çözeltinin spektrofotometrede absorbansının ölçülmesiyle boya konsantrasyonu hesaplanmıştır. Detayı 3.4.1 bölüm başlığı altında verilmiştir. • NaCl ve Na2SO4 konsantrasyonu: EC ve boya konsantrasyonu ile denklem 3.6 ve 3.9 kullanılarak hesaplanmıştır. Bölüm 3.4.2.1 ve 3.4.2.2 başlıkları altında ayrıntılı olarak anlatılmıştır. Bu izlenen parametrelerden başka DL ve DK membranları için belirlenen optimum koşullarda ayrıca KOİ ve toplam azot parametrelerine bakılmıştır. Giriş (tank), süzüntünün 1, 2 ve 3. saatlerinde KOİ parametresi, giriş ve sadece süzüntünün 3. saatinde de toplam azot parametresine bakılmıştır. 3.6. Deneylerin Yapılma ve Örnek Alma Prosedürü Her bir deney aşağıda belirtilen sıra ile yapılmıştır; 1. Hiç kullanılmamış, ambalajından yeni çıkartılmış nanofiltrasyon membranlardan deneylerde kullanılan en yüksek işletim basıncı olan 5 bar’dan daha yüksek basınçta (5,5 bar) 2,5–3 saat boyunca saf su geçirilmiştir. Bu işleme Membran Şartlandırılması (Membran Compaction) işlemi denilmektedir ve amacı membran gözeneklerinin açılmasını sağlamaktır. Böylelikle membranlardan daha yüksek performans elde edilebilmektedir. 2. Çalışılacak boya ve tuz konsantrasyonunda çözelti hazırlanmıştır. 3. Hazırlanan tanktaki çözelti membrana verilmeden önce, sistemde her noktada çözeltinin aynı özellik göstermesi için sistem geri devir ettirilerek 1–1,5 saat çalıştırılmıştır. Bu süre içerisinde çözeltinin boya ve tuz konsantrasyonu izlenerek kararlı hale gelip gelmediği kontrol edilmiştir. Bu geri devir sayesinde çalışılacak işletim sıcaklığı da kararlı hale getirilmiştir. 4. Çözelti ve sıcaklığın kararlı hale ulaşmasından sonra membran sisteme bağlanmıştır. Çalışılacak işletim basıncı manometre yardımıyla ayarlandıktan sonra kısa bir süre basıncın kararlı hale gelmesi için beklenilmiştir. 45 5. Basıncın kararlı hale ulaşmasıyla zaman not edilerek deneye başlanmıştır. Deneye başlandığı anda membrandan geçen süzüntü mezürde toplanmaya başlanmıştır. Ayrıca tank ve konsantrattan örnekler alınmış, ölçülecek parametrelere bakılmıştır. 6. 15 veya 30 dk. sonunda mezürde toplanan süzüntü hacmi ölçülmüş ve izlenen parametrelerinin ölçümü yapılmıştır. Tekrar süzüntü alındığı anda tank ve konsantrat örneği de alınmış ve ölçülecek parametrelere bakılmıştır. 7. Örnek alma işlemi (madde.6) 2,5–3 saat boyunca tekrarlanmıştır. 8. Bu süre sonunda yapılan deney bitmiştir ve nanofiltrasyon sistemi kapatılmıştır. 9. Bütün deneyler için bu işlemler tekrarlanmıştır. 46 4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA 4.1. Akı Değerleri Öncelikle DL ve DK membranlarından saf su geçirilerek akıları ve geçirimlilik katsayıları hesaplanmıştır. 20 0C ve 40 0C sıcaklıkta, DL membranı 2, 3, 4 ve 5 barlarda süzüntü akısı sabitlenene kadar (yaklaşık 2,5 saat) saf su ile çalıştırılmış ve her basınç için süzüntü akı değerleri ölçülmüştür. Basınçlara karşılık gelen akı değerlerinin grafiği çizilmiş ve bu grafiğin eğiminden geçirimlilik katsayısı (Lp) değeri bulunmuştur (Şekil 4.1). 100 80 y = 19,60x - 12,10 60 R2 = 1,00 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.1. DL membranı Basınç-Akı grafiği (20 0C) Basınç-akı grafiğinin (Şekil 4.1) eğimi lineer regresyonla 19,60 (R2 = 1,00) olarak hesap edilmiştir. Bu durumda DL mebranının 20 0C sıcaklıktaki Lp (geçirimlilik katsayısı) değeri 19,60 l/m2 -saat-bar olarak hesaplanmıştır. DL membranında saf su ile akı hesabı ve Lp değeri 40 0C sıcaklık için de hesaplanmıştır. Bulunan değerlere göre; 40 0C sıcaklıktaki akı değerleri 20 0C sıcaklıkta bulunan akı değerlerinin iki katı 39,60 l/m2 -saat-bar olarak bulunmuştur (Şekil 4.2). Bu durumda sıcaklıkla Lp değerinin doğru oranda arttığı görülmüştür. 200 150 y = 39,60x - 26,60 R2 = 1,00 100 50 0 0 2 4 6 Basınç (Bar) Şekil 4.2. DL membranı Basınç-Akı grafiği (40 0C) Akı (l/m2-sa) Akı (l/m2-sa) 47 DK membranında 20 0C sıcaklıkta 2, 3, 4 ve 5 barlarda süzüntü akısı sabitlenene kadar (yaklaşık 2,5 saat) saf su ile çalıştırılmış ve her basınç için süzüntü akı değerleri ölçülmüştür. Basınçlara karşılık gelen akı değerlerinin grafiği çizilmiş ve bu grafiğin eğiminden Lp değeri bulunmuştur (Şekil 4.2). 40 30 y = 6,60x - 1,60 R2 = 0,99 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.3. DK membranı Basınç-Akı grafiği (20 0C) DK membranında saf su ile 40 0C sıcaklık için yapılan deneylerde bulunan akı değerleriyle çizilen grafiğin eğimi 10,41 olarak bulunmuştur (Şekil 4.4). DK membranı için 40 0C sıcaklıkta ki deneyde bulunan Lp değeri 20 0C sıcaklıktaki değerden 1,6 kat fazla çıkmıştır. DL membranında ki gibi 2 kat artış bu membranda görülmemiştir. 60 y = 10,41x - 1,46 40 R2 = 0,99 20 0 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.4. DK membranı Basınç-Akı grafiği (40 0C) Çizelge 4.1’de DL ve DK membranlarının saf su ile yapılan çalışma sonucunda elde edilen akı değerlerinin karşılaştırılması verilmiştir. DL membranının akı değerleri 20 0C sıcaklıkta 2,61±0,20 kat (ortalama±standart sapma), 40 0C sıcaklıkta 3,12±0,34 (ortalama±standart sapma) kat DK membranından fazla çıkmıştır. Basınç artışıyla DLakı/DKakı oranında da artış görülmüştür. Akı (l/m2-sa) Akı (l/m2-sa) 48 Çizelge 4.1. DL ve DK Membranlarının Akı Karşılaştırılması (20 0C ve 40 0C) 20 0C 40 0C Basınç DLakı DKakı DLakı/ DKakı DLakı DKakı DLakı/ DKakı (bar) (l/m2-sa) (l/m2-sa) (l/m2-sa) (l/m2-sa) 2 28 12 2,33 54 20 2,70 3 47 18 2,61 90 30 3,00 4 67 24 2,79 132 38 3,47 5 87 32 2,72 172 52 3,31 4.1.1. DL Membranı için Zaman ile Akı Değişimi İlk olarak, düşük boya konsantrasyonunda (50 mg/l) hazırlanan çözelti ile deneyler yapılmıştır. Sistemin 2,5 saat çalıştırılması sırasında 15 dk.’da bir ölçülen akı değerleri 2, 4 ve 5 bar için Şekil 4.5 (20 0C) ve Şekil 4.6’da (40 0C) gösterilmiştir. 180 160 50 mg/l RO72, 20 0C, DL Basınç = 2 Bar Basınç = 4 Bar 140 Basınç = 5 Bar 120 100 80 60 40 20 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.5. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C) 180 160 50 mg/l RO72, 40 0C, DL Basınç = 2 Bar Basınç = 4 Bar 140 Basınç = 5 Bar 120 100 80 60 40 20 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.6. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (40 0C) Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) 49 Akı değerleri basıncın artmasıyla artmıştır. Yüksek basınçta membrana uygulanan kuvvet yüksek olduğundan birim alanda birim zamanda geçen su hacmi de fazla olmuştur. Sıcaklık artışıyla çözünürlüğe paralel olarak akı değerleri artmıştır (Şekil 4.5 ve Şekil 4.6). Düşük boya konsantrasyonu (50 mg/l) ve yüksek Na2SO4 tuz konsantrasyonunda (10 g/l) hazırlanan çözeltide basınç ve sıcaklıkla beraber akı değerleri de artmıştır (Şekil 4.7 ve Şekil 4.8). Na2SO4 tuzu içeren boyalı çözelti ile yapılan çalışma sonucunda elde edilen akı değerleri, tuzsuz çözeltiden elde edilen akı değerlerinden daha düşüktür. Tuz iyonlarının membran gözeneklerinin tıkanmasını kolaylaştırmasından dolayı daha düşük akı değerleri elde edilmiştir. 180 160 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, DL 140 Basınç = 2 Bar 120 Basınç = 4 Bar 100 Basınç = 5 Bar 80 60 40 20 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.7. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C) 180 160 50 mg/l RO72, 10 g/l Na SO , 40 0C, DL Basınç = 2 Bar2 4 140 Basınç = 4 Bar Basınç = 5 Bar 120 100 80 60 40 20 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.8. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (40 0C) Düşük boya konsantrasyonu (50 mg/l) ve yüksek NaCl (10 g/l) tuz konsantrasyonunda hazırlanan çözeltide de basınç ve sıcaklıkla beraber akı değerleri de Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) 50 artmıştır (Şekil 4.9 ve Şekil 4.10). Boya içeren tuzlu (NaCl-Na2SO4) çözeltilerde elde edilen akı değerleri, tuzsuz çözeltiyle yapılan çalışmalar neticesinde elde edilen akı değerlerinden daha düşük akı değerleri bulunmuştur. Na2SO4 ve NaCl tuzları karşılaştırıldığında ise benzer akı değerleri elde edilmiştir. 180 160 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DL 140 120 Basınç = 2 Bar 100 Basınç = 4 Bar 80 Basınç = 5 Bar 60 40 20 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.9. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C) 180 160 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 40 0C, DL Basınç = 2 Bar Basınç = 4 Bar 140 Basınç = 5 Bar 120 100 80 60 40 20 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.10. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (40 0C) Düşük boya konsantrasyonu (50 mg/l) ve düşük NaCl tuz konsantrasyonunda (1 g/l) hazırlanan çözeltide 20 0C’de yapılan deneylerde basınçla beraber akı değerleri diğer deney sonuçlarında olduğu gibi artmıştır (Şekil 4.11). Düşük NaCl konsantrasyonundaki çözeltiyle elde edilen akı değerleri, yüksek NaCl konsantrasyonunda olan çözeltiyle elde edilen akı değerlerinden daha yüksek akı değerleri elde edilmiştir. Membranı tıkayacak tuz iyonlarının daha az olmasından dolayı düşük tuz konsantrasyonlu çözeltiyle çalışma neticesinde yüksek akı elde edilmiştir. Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) 51 180 160 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, DL Basınç = 2 Bar 140 Basınç = 4 Bar 120 Basınç = 5 Bar 100 80 60 40 20 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.11. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C) Yüksek boya (500 mg/l) ve yüksek NaCl (10 g/l) konsantrasyonunda yapılan deneylerde çok düşük akı değerleri bulunmuştur (Şekil 4.12). Basınçla beraber akı artışı yok denecek kadar az olmuştur. Na2SO4 tuzunda ise akı değerleri düşüktür fakat basınçlar arasında fark az da olsa görülmüştür (Şekil 4.13). 180 160 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DL 140 120 Basınç = 2 Bar 100 Basınç = 4 Bar 80 Basınç = 5 Bar 60 40 20 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.12. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C) 180 160 500 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, DL 140 120 Basınç = 2 Bar 100 Basınç = 4 Bar 80 Basınç = 5 Bar 60 40 20 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.13. 500 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Akı- Zaman Grafiği (20 0C) Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) 52 4.1.2. DK Membranı için Zaman ile Akı Değişimi DL membranı ile yapılan deneylerde kullanılan çözeltilerle DK membranı için de çalışılmıştır. Düşük boya konsantrasyonu (50 mg/l) ile yapılan deneylerde akı değerleri sıcaklık ve basınçla artmıştır (Şekil 4.14 ve Şekil 4.15). DK membranından elde edilen akı değerleri DL membranından elde edilenlere göre oldukça düşük çıkmıştır. Bu sebepten DK membran deneylerinde düşük basınç, DL membranındaki gibi 2 bar değil de 3 bar basınç olarak alınmıştır. Böylelikle analiz için yeterli süzüntü hacmi elde edilmeye çalışılmıştır. 50 45 50 mg/l RO72, 20 0C, DK Basınç = 3 Bar 40 Basınç = 4 Bar 35 30 Basınç = 5 Bar 25 20 15 10 5 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.14. 50 mg/l RO72, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C) 50 45 50 mg/l RO72, 40 0C, DK 40 35 30 25 20 15 Basınç = 3 Bar 10 Basınç = 4 Bar 5 Basınç = 5 Bar 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.15. 50 mg/l RO72, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (40 0C) Düşük boya konsantrasyonu (50 mg/l) ve yüksek Na2SO4 tuz konsantrasyonunda (10 g/l) hazırlanan çözeltide DK membranında basınç ve sıcaklıkla beraber akı değerleri de artmıştır (Şekil 4.16 ve Şekil 4.17). Tuzsuz çözeltiyle yapılan deneylerden elde Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) 53 edilen sonuçlara göre çok düşük akı elde edilmiştir. DL membranında bulunan akı değerleri DK membranında bulunan akı değerlerinden çok yüksektir. Bu da DK membranının MAKÇ değerinin DL membranına göre çok düşük olduğunun göstergesidir. 50 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, DK 40 Basınç = 3 Bar 30 Basınç = 4 Bar Basınç = 5 Bar 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.16. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C) 50 50 mg/l RO72, 10 g/l Na SO , 40 02 4 C, DK 40 Basınç = 3 Bar 30 Basınç = 4 Bar Basınç = 5 Bar 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.17. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (40 0C) Düşük boya konsantrasyonu (50 mg/l) ve yüksek NaCl (10 g/l) tuz konsantrasyonunda hazırlanan çözeltide ve 20 0C’de basınçla beraber akı değerleri de artmıştır (Şekil 4.18). NaCl tuzu içeren boyalı çözeltide elde edilen akı değerleri de, tuzsuz çözeltiyle yapılan çalışmalar neticesinde elde edilen akı değerlerinden daha düşük akı değerleri elde edilmiştir. Fakat NaCl tuzundaki akı değerleri Na2SO4 tuzuna göre biraz daha yüksek bulunmuştur. Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) 54 50 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DK 40 Basınç = 3 Bar Basınç = 4 Bar 30 Basınç = 5 Bar 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.18. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C) Düşük boya konsantrasyonu (50 mg/l) ve düşük NaCl tuz konsantrasyonunda (1 g/l) hazırlanan çözelti ve 20 0C’de yapılan deneylerde basınçla beraber akı değerleri artmıştır (Şekil 4.19). Yüksek NaCl konsantrasyonunda olan çözeltiyle elde edilen akı değerlerinden çok az farkla yüksek akı değerleri elde edilmiştir. 50 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, DK Basınç = 3 Bar 40 Basınç = 4 Bar Basınç = 5 Bar 30 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.19. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C) Yüksek boya (500 mg/l) ve yüksek NaCl (10 g/l) konsantrasyonunda yapılan deneylerde en düşük akı değerleri bulunmuştur (Şekil 4.20). Basınçla beraber akı artışı olmuştur fakat değerler düşük olduğu için bu fark az olmuştur. Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) 55 50 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DK 40 30 Basınç = 3 Bar Basınç = 4 Bar 20 Basınç = 5 Bar 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.20. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Akı-Zaman Grafiği (20 0C) 4.2. Boya Giderim Verimi (Rboya) Deneyler süresince 15 dk.’da bir tank (Cgiriş) ve süzüntüden (Csüzüntü) alınan ve ölçülen boya konsantrasyonları ile boya giderim verimi; Cgiriş − Csüzüntü Rboya (%) = ×100 denklemi ile hesap edilmiştir. Cgiriş 4.2.1. DL Membranı için Zaman ile Boya Giderim Verimi (Rboya) Değişimi Düşük boya konsantrasyonu içeren çözeltiyle yapılan deneylerde boya giderim verimi 20 0C ve 40 0C sıcaklıkta her basınç için aynı bulunmuştur (Şekil 4.21 ve Şekil 4.22). Yüksek basınçta daha iyi verim elde edilmesiyle beraber diğer basınç değerleriyle karşılaştırıldığında çok farklı boya giderim verimi bulunmamıştır. Akı (litre/m2-saat) 56 100 90 50 mg/l RO72, 20 0C, DL Basınç = 2 Bar 80 Basınç = 4 Bar 70 Basınç = 5 Bar 60 50 40 30 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.21. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C) 100 90 50 mg/l RO72, 40 0C, DL Basınç = 2 Bar 80 Basınç = 4 Bar 70 Basınç = 5 Bar 60 50 40 30 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.22. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (40 0C) Düşük (50 mg/l) boya ve yüksek (10 g/l) Na2SO4 konsantrasyonunda sıcaklığın artmasıyla daha az boya giderim verimi elde edilmiştir (Şekil 4.23 ve Şekil 4.24). Basınçlar karşılaştırıldığında boya giderim verimleri arasında çok büyük fark görülmemiştir. 100 90 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, DL 80 70 60 50 40 30 Basınç = 2 Bar 20 Basınç = 4 Bar 10 Basınç = 5 Bar 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.23. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rboya- Zaman Grafiği (20 0C) RBOYA (%) RBOYA (%) RBOYA (%) 57 100 90 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 40 0C, DL 80 70 Basınç = 2 Bar 60 Basınç = 4 Bar 50 Basınç = 5 Bar 40 30 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.24. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rboya- Zaman Grafiği (40 0C) Düşük boya ve yüksek NaCl konsantrasyonu ile çalışma sonucunda sıcaklık artışıyla ters orantılı olarak boya giderim verimi düşmüştür. Düşük basınçta nispeten daha iyi verim elde edilmiştir (Şekil 4.25 ve Şekil 4.26). 100 90 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DL 80 70 60 50 40 30 Basınç = 2 Bar 20 Basınç = 4 Bar 10 Basınç = 5 Bar 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.25. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C) 100 90 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 40 0C, DL 80 Basınç = 2 Bar 70 60 Basınç = 4 Bar 50 Basınç = 5 Bar 40 30 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.26. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (40 0C) RBOYA (%) RBOYA (%) RBOYA (%) 58 Düşük boya ve düşük NaCl konsantrasyonu ve 20 0C ile yapılan çalışma sonucunda basınçlar arasındaki fark daha fazla görülmüştür (Şekil 4.27). Şimdiye kadar verilmiş tuzlu çözeltilerde olduğu gibi düşük basınçta (2 bar) daha iyi boya giderim verimi elde edilmiştir. Arada yaklaşık %10 kadar bir fark vardır. Çok fazla olmamakla beraber diğer tuzlu çözeltilerle karşılaştırıldığında bu fark yüksek bir değerdir. 100 90 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, DL Basınç = 2 Bar 80 Basınç = 4 Bar 70 Basınç = 5 Bar 60 50 40 30 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.27. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C) Yüksek boya ve NaCl konsantrasyonu ile yapılan deneylerde en yüksek boya giderim verimleri elde edilmiştir (Şekil 4.28). Ayrıca bu şartlarda yüksek basınçta daha iyi verim elde edilirken düşük basınçta daha az verim elde edilmiştir. Düşük boya konsantrasyonu ile yapılan çalışmalarda bu durumun tam tersi görülmüştür. Ayrıca yüksek boya konsantrasyonu ile yüksek Na2SO4 tuzuyla da deneyler yapılmıştır (Şekil 4.29). Bu deneylerde de boya giderim verimi yüksek bulunmuştur fakat NaCl tuzuna göre daha düşüktür. Bu sonuç düşük boya konsantrasyonu ile yapılan çalışmalarda da görülmüştür. Na2SO4 tuzuyla yapılan çalışmada basınçlar arasında çok büyük giderim farkı görülmemiştir. RBOYA (%) 59 100 90 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DL 80 70 60 50 40 30 Basınç = 2 Bar 20 Basınç = 4 Bar Basınç = 5 Bar 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.28. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DL Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C) 100 90 500 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, DL 80 70 60 50 40 30 Basınç = 2 BarBasınç = 4 Bar 20 Basınç = 5 Bar 10 0 0 30 60 90 120 150 180 210 Zaman ( Dk.) Şekil 4.29. 500 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rboya- Zaman Grafiği (20 0C) 4.2.2. DK Membranı için Zaman ile Boya Giderim Verimi (Rboya) Değişimi Genel olarak değerlendirildiğinde DK membranında DL membranına oranla daha yüksek boya giderim verimleri elde edilmiştir. Akı değerlerinde görülen durumun tam tersi görülmüştür. Bunun nedeni se; MAKÇ değerinin DK membranında daha düşük olmasından boyanın DK membranından geçişinin kolay olmamasıdır. Sadece düşük boya konsantrasyonundaki çözelti ile yapılan deneylerde elde edilen boya giderim verimleri düşük sıcaklık için %84-93, yüksek sıcaklık için %86-87 arasındadır (Şekil 4.30 ve Şekil 4.31). Bu çalışmada yüksek sıcaklıkta basıncın verime etkisinin fazla olduğu gözlenmemiştir. Düşük sıcaklıkta düşük basınçta verim biraz daha iyi elde edilmiştir (Şekil 4.30). R (%) RBOYA (%)BOYA 60 100 90 80 70 60 50 mg/l RO72, 20 0C, DK 50 40 Basınç = 3 Bar 30 Basınç = 4 Bar 20 10 Basınç = 5 Bar 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.30. 50 mg/l RO72, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C) 100 90 80 70 60 50 mg/l RO72, 40 0C, DK 50 40 Basınç = 3 Bar 30 Basınç = 4 Bar 20 Basınç = 5 Bar 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.31. 50 mg/l RO72, DK Membranı için R 0boya-Zaman Grafiği (40 C) Düşük boya konsantrasyonu ve yüksek Na2SO4 konsantrasyonunda tuzsuz çözeltiye oranla daha düşük verim elde edilmiştir. Sıcaklık artışıyla verim düşmüş, basınç ile verimin değişimi çok değişmemekle beraber yüksek basınçta biraz daha yüksek verim elde edildiği görülmüştür (Şekil 4.32 ve Şekil 4.33). 100 90 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO 0 4, 20 C, DK 80 Basınç = 3 Bar 70 Basınç = 4 Bar 60 Basınç = 5 Bar 50 40 30 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.32. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C) RBOYA (%) RBOYA (%) RBOYA (%) 61 100 90 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 40 0C, DK 80 70 Basınç = 3 Bar 60 Basınç = 4 Bar 50 Basınç = 5 Bar 40 30 20 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.33. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (40 0C) Düşük boya konsantrasyonu ve yüksek NaCl konsantrasyonunda Na2SO4 tuzuna göre çok yüksek verim elde edilmiştir. Düşük basınçta %88 verim elde edilirken yüksek basınçta %75 verim elde edilmiştir (Şekil 4.34). Bu şartlarda düşük basınçta yüksek verim elde edilmiştir. 100 90 80 70 60 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DK 50 40 Basınç = 3 Bar 30 Basınç = 4 Bar 20 Basınç = 5 Bar 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.34. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C) Düşük boya konsantrasyonu ve düşük NaCl konsantrasyonunda da Na2SO4 tuzuna göre yüksek verim elde edilmiştir. Bu şartlarda da düşük basınçta daha iyi verim elde edilmiştir (Şekil 4.35). Elde edilen verim %85–72 arasındadır, yüksek NaCl konsantrasyonunda yapılan çalışma sonucunda elde edilen verimlere yakın değerlerdir. RBOYA (%) RBOYA (%) 62 100 90 80 70 60 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, DK 50 40 Basınç = 3 Bar 30 Basınç = 4 Bar 20 Basınç = 5 Bar 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.35. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DK Membranı için R 0boya-Zaman Grafiği (20 C) Yüksek boya ve tuz konsantrasyonunda DK membranında %92–95 arasında yüksek verim elde edilmiştir (Şekil 4.36). DK membranında da yüksek boya konsantrasyonunda yüksek basınçta biraz daha yüksek verim elde edilmiştir. 100 90 80 70 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DK 60 50 40 Basınç = 3 Bar 30 Basınç = 4 Bar 20 Basınç = 5 Bar 10 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.36. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Rboya-Zaman Grafiği (20 0C) RBOYA (%) RBOYA (%) 63 4.3. Tuz Giderim Verimi (Rtuz) Tuz giderim verimi (Rtuz) boya giderim veriminin bulunmasında kullanılan denklem ile bulunmuştur. 4.3.1. DL Membranı için Zaman ile Tuz Giderim Verimi (Rtuz) Değişimi Düşük boya ve yüksek Na2SO4 konsantrasyonunda tuz giderim verimi boya giderim veriminde olduğu gibi sıcaklık artmasıyla düşmüştür (Şekil 4.37 ve Şekil 4.38). Yüksek basınçta daha yüksek verim görülmüştür. 25 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO , 20 0 4 C, DL 20 15 10 Basınç = 2 Bar 5 Basınç = 4 Bar Basınç = 5 Bar 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.37. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C) 25 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 40 0C, DL 20 Basınç = 2 Bar Basınç = 4 Bar 15 Basınç = 5 Bar 10 5 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.38. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (40 0C) Düşük boya ve yüksek NaCl konsantrasyonu ile yapılan çalışmada Na2SO4 tuzuna göre daha düşük tuz giderim verimleri elde edilmiştir (Şekil 4.39 ve Şekil 4.40). RNa2SO4 (%) RNa2SO4 (%) 64 Bu durumda NaCl tuzu membrandan daha kolay geçmiştir denilebilir. Bu şartlarda da sıcaklık artışıyla verim düşmüş, basınç artışıyla ise verim artmıştır. 25 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DL 20 15 Basınç = 2 Bar Basınç = 4 Bar 10 Basınç = 5 Bar 5 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.39. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C) 25 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 40 0C, DL 20 Basınç = 2 Bar 15 Basınç = 4 Bar Basınç = 5 Bar 10 5 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.40. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için R 0tuz-Zaman Grafiği (40 C) Düşük boya ve düşük NaCl konsantrasyonunda yüksek NaCl ile yapılan deney sonuçlarına benzer çıkmakla beraber %1–2 gibi çok az farkla fazla çıkmıştır (Şekil 4.41). 25 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, DL 20 Basınç = 2 Bar 15 Basınç = 4 Bar Basınç = 5 Bar 10 5 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.41. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (40 0C) RNaCl (%) RNaCl (%) RNaCl (%) 65 Yüksek boya konsantrasyonunda yapılan deneyler düşük boya konsantrasyonunda elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldığında daha düşük tuz giderim verimi elde edilmiştir. Ayrıca düşük boya konsantrasyonundan elde edilen sonuçların tersine düşük basınçta biraz daha iyi verim elde edilmiştir (Şekil 4.42). Na2SO4 tuzuyla elde edilen tuz giderim verimi yüksek boya konsantrasyonu için de yüksek bulunmuştur (Şekil 4.43). Na2SO4 tuzu için boya konsantrasyonun değişmesi verimi fazla etkilememiştir. 25 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DL 20 15 Basınç = 2 Bar Basınç = 4 Bar 10 Basınç = 5 Bar 5 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.42. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için R 0tuz-Zaman Grafiği (20 C) 25 500 mg/l RO72, 10 g/l Na 02SO4, 20 C, DL 20 15 10 Basınç = 2 Bar 5 Basınç = 4 Bar Basınç = 5 Bar 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.43. 500 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C) RNa2SO4 (%) RNaCl (%) 66 4.3.2. DK Membranı için Zaman ile Tuz Giderim Verimi (Rtuz) Değişimi Boya giderim veriminde olduğu gibi tuz giderim veriminde de DK membranında DL membranına göre daha yüksek değerler elde edilmiştir. Şekil 4.44 ve Şekil 4.45’de düşük boya, yüksek Na2SO4 konsantrasyonunda 20 ve 40 0C için tuz giderim verimleri görülmektedir. Şekil 4.44’de 5 bar basınçla yapılan deneyde 75. dakikadan sonra ani bir artış olduğu görülmektedir. Bunun nedeni membranın üstünde oluşan tabakanın zamanla kalınlaşarak tuzun membrandan geçişini zorlaması olabileceği düşünülmektedir. 35 30 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, DK 25 Basınç = 3 Bar 20 Basınç = 4 Bar Basınç = 5 Bar 15 10 5 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.44. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C) 35 30 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 40 0C, DK 25 20 15 10 Basınç = 3 Bar 5 Basınç = 4 BarBasınç = 5 Bar 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.45. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DK Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (40 0C) DK membranında da NaCl tuzuyla yapılan deneylerde tuz giderim verimi Na2SO4 tuzuna oranla düşük bulunmuştur. Bu şartlarda da DL membranından yüksek verim elde edilmiştir (Şekil 4.46). RNa2SO4 (%) RNa2SO4 (%) 67 35 30 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DK 25 Basınç = 3 Bar 20 Basınç = 4 Bar 15 Basınç = 5 Bar 10 5 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.46. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C) Düşük NaCl konsantrasyonunda yapılan deneylerde yüksek NaCl’ye oranla tuz giderim verimi yüksek çıkmıştır (Şekil 4.47). DL membranında bu fark çok az iken DK membranında fazladır. 35 30 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, DK 25 20 15 Basınç = 3 Bar 10 Basınç = 4 Bar 5 Basınç = 5 Bar 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.47. 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, DK Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C) Yüksek boya ve NaCl konsantrasyonundaki çalışmada yüksek basınçta daha fazla giderim elde edilmiştir (Şekil 4.48). 35 30 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, DK 25 Basınç = 2 Bar 20 Basınç = 4 Bar 15 Basınç = 5 Bar 10 5 0 0 30 60 90 120 150 180 Zaman ( Dk.) Şekil 4.48. 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DK Membranı için Rtuz-Zaman Grafiği (20 0C) RNaCl (%) RNaCl (%) RNaCl (%) 68 4.4. Optimum Sıcaklık Belirlenmesi Optimum sıcaklığın seçiminde boya giderim verimi esas alınmıştır. Boya konsantrasyonu, tuz cinsi ve konsantrasyonu sabit tutulup 20 0C ve 40 0C’de 2, 4, 5 bar basınçta boya giderim verimleri karşılaştırılmıştır. Tuz katılmadan sadece 50 mg/l boya konsantrasyonundaki çözelti ile DL ve DK membranları yapılan deneylerde, sıcaklıkla verim yok denecek kadar az değişmiştir (Şekil 4.49). 100 80 50 mg/l RO72 60 40 20 oC, DL 40 oC, DL 20 20 oC, DK 40 oC, DK 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.49. 50 mg/l RO72, DL ve DK Membranları için Sıcaklıkla Rboya-Basınç Değişim Grafiği Düşük boya konsantrasyonu ile 10 g/l Na2SO4 çözeltisinde DL ve DK membranında 20 0C’de daha yüksek boya giderim verimi gözlenmiştir (Şekil 4.50). 100 50 mg/l RO72, 10 g/l Na 20 oC, DL2SO4 80 40 oC, DL 20 oC, DK 60 40 oC, DK 40 20 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.50. 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, DL ve DK Membranları için Sıcaklıkla Rboya- Basınç Değişim Grafiği 10 g/l NaCl ve 50 mg/l boya çözeltisiyle sadece DL membranıyla yapılan deneyler sonucunda da 20 0C’de daha yüksek boya giderim verimi elde edilmiştir (Şekil 4.51). RBOYA (%) RBOYA (%) 69 100 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL 80 T = 20 oC 60 T = 40 oC 40 20 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.51. 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, DL Membranı için Sıcaklıkla Rboya-Basınç Değişim Grafiği Elde edilen verilerden hareketle 0optimum sıcaklık 20 C olarak seçilmiştir. 4.5. Tuz Cinsi Seçimi Farklı boya konsantrasyonu ve sıcaklık şartlarında 10 g/l tuz konsantrasyonundaki çözeltilerle yapılan çalışmalarda NaCl tuzunun Na2SO4 tuzuna oranla biraz daha iyi boya giderim verimi elde edildiği görülmüştür (Şekil 4.52, Şekil 4.53 ve Şekil 4.54). Özellikle yüksek boya konsantrasyonundaki deneylerde yüksek basınç için boya giderim verimindeki fark daha büyük bulunmuştur (Şekil 4.54). 100 50 mg/l RO72, 20 0C, DL 80 60 40 10 g/l Na2SO4 20 10 g/l NaCl 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.52. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Tuz Cinsiyle Rboya-Basınç Değişim Grafiği (20 0C) RBOYA (%) RBOYA (%) 70 100 50 mg/l RO72, 40 0C, DL 80 60 10 g/l Na2SO4 10 g/l NaCl 40 20 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.53. 50 mg/l RO72, DL Membranı için Tuz Cinsiyle Rboya-Basınç Değişim Grafiği (40 0C) 100 500 mg/l RO72, 20 0C, DL 80 60 40 10 g/l Na2SO4 20 10 g/l NaCl 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.54. 500 mg/l RO72, DL Membranı için Tuz Cinsiyle Rboya-Basınç Değişim Grafiği (20 0C) Elde edilen sonuçlara dayanarak NaCl tuzu seçilmiştir. 4.6. Optimum Tuz (NaCl) Konsantrasyonu Belirlenmesi Tuz cinsi olarak NaCl seçildikten sonra optimum konsantrasyon seçimi için deneyler yapılmıştır. Boya konsantrasyonu ve sıcaklık sabit alınarak 1 ve 10 g/l NaCl konsantrasyonları boya giderim verimi bakımından karşılaştırılmıştır. DL membranıyla yapılan çalışmada 4 ve 5 bardaki boya giderim verimi yüksek NaCl konsantrasyonunda biraz daha fazla bulunmuştur (Şekil 4.55). DK membranında her basınç değeri için 10 g/l NaCl konsantrasyonundaki çözeltide biraz daha iyi boya giderim verimi elde edilmiştir (Şekil 4.56). RBOYA (%) RBOYA (%) 71 100 50 mg/l RO72, 20 0C, DL 80 60 40 1 g/l NaCl 20 10 g/l NaCl 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.55. 50 mg/l RO72, DL Membranı için NaCl Konsantrasyonuyla Rboya- Basınç Değişim Grafiği (20 0C) 100 80 60 50 mg/l RO72, 20 0C, DK 40 1 g/l NaCl 20 10 g/l NaCl 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.56. 50 mg/l RO72, DK Membranı için NaCl Konsantrasyonuyla Rboya- Basınç Değişim Grafiği (20 0C) Elde edilen sonuçlara göre 10 g/l NaCl konsantrasyonundaki çözelti ile 1 g/l NaCl çözeltisine göre büyük fark olmamakla beraber biraz daha iyi boya giderim verimi elde edilmiştir. Bundan dolayı optimum NaCl konsantrasyonu 10 g/l olarak seçilmiştir. 4.7. Optimum Boya (RO72) Konsantrasyonu Belirlenmesi Halihazırda seçilmiş optimum sıcaklık, tuz cinsi ve konsantrasyonunda 50 ve 500 mg/l boya konsantrasyonunda çözeltilerle çalışılmıştır. DL ve DK membranlarının her ikisinde de yüksek boya konsantrasyonunda daha iyi giderim verimi elde edilmiştir (Şekil 4.57 ve Şekil 4.58). RBOYA (%) RBOYA (%) 72 100 10 g/l NaCl, 20 0C, DL 80 60 40 50 mg/l RO72 20 500 mg/l RO72 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.57. 10 g/l NaCl, DL Membranı için Boya Konsantrasyonuyla Rboya- Basınç Değişim Grafiği (20 0C) 120 10 g/l NaCl, 20 0C, DK 100 80 60 40 50 mg/l RO72 20 500 mg/l RO72 0 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.58. 10 g/l NaCl, DK Membranı için Boya Konsantrasyonuyla Rboya- Basınç Değişim Grafiği (20 0C) Ayrıca DL membranıyla, Na2SO4 tuzuyla pH 10 şartlarında 50 ve 1000 mg/l boya konsantrasyonuyla yapılan deneylerde de yüksek boya konsantrasyonu ile daha yüksek boya giderim verimini sağlamıştır (Şekil 4.59). 120 100 1 g/l Na2SO4, 20 0C, DL 80 60 40 50 mg/l RO72 20 1000 mg/l RO72 0 1 2 3 4 5 6 Basınç (Bar) Şekil 4.59. 10 g/l Na2SO4, DL Membranı için Boya Konsantrasyonuyla Rboya- Basınç Değişim Grafiği (20 0C) Şekiller incelendiğinde düşük boya konsantrasyonunda Rboya değerlerinin basınç ile azaldığı görülürken, yüksek boya konsantrasyonunda arttığı görülmektedir. Bunun RBOYA (%) RBOYA (%) RBOYA (%) 73 nedeni yüksek basınç ile membrandan boya moleküllerin geçişi kolaylaştığından düşük boya konsantrasyonuyla yapılan deneylerde 5 bar basınçta daha düşük Rboya değeri bulunmuştur. Yüksek boya konsantrasyonunda ise membran yüzeyinde oluşan tabaka 5 bar basınçta daha hızlı kalınlaşarak boya moleküllerin membrandan geçişini zorlaştırmakta, böylece Rboya değerinde artış gözlenmektedir. Yüksek boya konsantrasyonunda daha iyi boya giderim verimi elde edildiğinden optimum boya konsantrasyonu 500 mg/l olarak seçilmiştir. 4.8. Seçilen Optimum Şartlardaki KOİ ve Toplam Azot Giderim Verimleri DL ve DK membranlarında, seçilen 500 mg/l boya ve 10 g/l NaCl konsantrasyonundaki çözeltiyle 20 0C ve 5 bar işletim şartlarında kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ve toplam azot giderim verimleri belirlenmiştir. DK membranında bütün parametrelerin giderim verimleri yüksek çıkmıştır (Rboya %94; RNaCl %5; RKOİ %63; RTop.Azot %92) (Şekil 4.60). 100 80 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 5 Bar 60 DL DK 40 20 0 Boya(RO72) NaCl KOİ Top. Azot Şekil 4.60. Optimum Şartlarda DL ve DK Membranlarında Boya, Tuz, KOİ ve Top. Azot Giderim Verimleri 4.9. İstatistiksel Değerlendirmeler 4.9.1. Korelasyon Katsayılarının Hesaplanması DL ve DK membranlarının farklı boya ve tuz konsantrasyonlardaki ve sıcaklıklardaki deney şartlarında akı-basınç, RBOYA-basınç ve RTUZ-basınç arasındaki istatistiksel ilişkileri incelenmiştir. Korelasyon katsayısı ve denklemler Microsoft Excel R (%) 74 ile hesaplanmıştır. Regrasyon tür seçiminde korelasyon katsayısı 1 sayısına yakın olanlar seçilmiştir. 4.9.1.1. DL ve DK Membranları İçin Akı-Basınç İlişkisi Çizelge 4.2’de her bir deney koşulundaki akı-basınç arasındaki ilişkiyi tanımlayan denklem, korelasyon katsayısı ve regrasyon türü verilmiştir. Genel olarak sonuçlar incelendiğinde DL ve DK membranları için basınçla akı değeri lineer olarak artış göstermiştir. Tuz içermeyen çözeltiyle ve Na2SO4 tuzu içeren çözeltiyle yapılan çalışmalarda DL membranında sıcaklıktaki 2 kat artışla eğimde de yaklaşık 2 kat artış gözlenmiştir. DK membranında ise tuzsuz çözelti için eğimde 1,5 kat artış gözlenirken 75 Çizelge 4.2. DL ve DK Membranları için Akı-Basınç İlişkisi ve Korelasyon Katsayıları DL Membranı DK Membranı Deney Koşulları Denklem Korelasyon Regresyon Denklem Korelasyon Regresyon Katsayısı Türü Katsayısı Türü 50 mg/l RO72, 20 0C y = 13,543x-3,496 R2 = 0,999 Lineer y = 5,800x-7,233 R2 = 0,995 Lineer 50 mg/l RO72, 40 0C y = 23,791x-1,322 R2 = ~1 Lineer y = 8,833x-8,222 R2 = 0,994 Lineer 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C y = 0,468x+10,246 R2 = 0,979 Lineer y = 1,750x+0,389 R2 = 0,999 Lineer 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C y = 8,266x-1,774 R2 = 0,980 Lineer y = 7,067x-12,978 R2 = 0,994 Lineer 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C y = 19,732x-16,268 R2 = 0,984 Lineer y = 7,000x-10,000 R2 = 0,993 Lineer 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C y = 10,748x-4,757 R2 = ~1 Lineer y = 2,499x-5,313 R2 = 0,989 Lineer 50 mg/l RO72, 10 g/l Na 02SO4, 40 C y = 22,417x-14,250 R2 = ~1 Lineer y = 2,427x+0,027 R2 = 0,969 Lineer Çizelge 4.3. DL ve DK Membranları için RBOYA-Basınç İlişkisi ve Korelasyon Katsayıları DL Membranı DK Membranı Deney Koşulları Denklem Korelasyon Regresyon Denklem Korelasyon Regresyon Katsayısı Türü Katsayısı Türü 50 mg/l RO72, 20 0C y = 1,495x+46,568 R2 = 0,990 Lineer y = -4,594x+106,843 R2 = ~1 Lineer 50 mg/l RO72, 40 0C y = 2,478x+43,448 R2 = 0,998 Lineer y = -0,387x+88,021 R2 = 0,819 Lineer 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C y = 0,165x+43,011 R2 = 0,960 Lineer y = 1,145x+89,036 R2 = 0,902 Lineer 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C y = -2,315x+57,927 R2 = 0,976 Lineer y = -7,001x+110,080 R2 = 0,995 Lineer 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C y = -8,870x+76,966 R2 = 0,995 Lineer y = -7,200x+106,870 R2 = 0,978 Lineer 50 mg/l RO72, 10 g/l Na SO , 20 0C y = -0,659x2+4,147x+40,360 R22 4 = ~1 Polinom y = 5,445x2-40,536x+113,210 R2 = ~1 Polinom 50 mg/l RO72, 10 g/l Na SO , 40 0C y = -0,148x2-0,790x+30,217 R22 4 = ~1 Polinom y = 3,818x2-25,749x+71,739 R2 = ~1 Polinom Çizelge 4.4. DL ve DK Membranları için RTUZ-Basınç İlişkisi ve Korelasyon Katsayıları DL Membranı DK Membranı Deney Koşulları Denklem Korelasyon Regresyon Denklem Korelasyon Regresyon Katsayısı Türü Katsayısı Türü 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C y = 0,410x2-3,302x+6,976 R2 = ~1 Polinom y = 1,566x2-10,410x+20,218 R2 = ~1 Lineer 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C y = 0,798x+0,008 R2 = 0,974 Lineer y = 0,700x+2,689 R2 = 0,922 Lineer 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C y = 0,423x+3,011 R2 = 0,818 Lineer y = 1,310x+14,947 R2 = 0,993 Lineer 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C y = 2,711x+5,666 R2 = 0,959 Lineer y = 9,030x-19,150 R2 = 0,818 Lineer 50 mg/l RO72, 10 g/l Na 02SO4, 40 C y = 1,036x+6,936 R2 = 0,911 Lineer y = 3,052x+6,463 R2 = 0,906 Lineer 76 Na2SO4 tuzu içeren çözeltide eğimde değişiklik olmamıştır (Şekil 4.61–4.62, Şekil 4.66–4.67). Aynı tuz cinsi (NaCl), aynı tuz konsantrasyonu ile sıcaklıktaki yüksek ve düşük boya konsantrasyonundaki çözeltilerdeki deneyler karşılaştırıldığında 10 kat boya artışına karşılık DL membranı için eğimde 18 kat düşüş, DK membranı için eğimde sadece 4 kat düşüş gözlemlenmiştir. Yani boya konsantrasyonundaki artış ile basıncın artmasıyla akı değerinde düşüş olmuştur (Şekil 4.63–4.64). NaCl ve Na2SO4 tuzlarını karşılaştırdığımızda DL membranı için Na2SO4 tuzlu çözeltide basınçla akı artışı fazla, DK membranı için ise daha düşük olmuştur (Şekil 4.64 ve Şekil 4.66). Düşük ve yüksek NaCl tuzu içeren boyalı çözeltilerde DL membranında tuz konsantrasyonunun artmasıyla basınçla akı değişiminde düşüş gözlenmiştir. DK membranında ise basınçla akı değişiminde değişiklik gözlenmemiştir (Şekil 4.64 ve Şekil 4.65). Aşağıda verilen tüm grafiklerde DL membranında elde edilen akı değerleri tüm deney şartlarında DK membranınkinden daha fazladır. 140 50 mg/l RO72, 20 0C 120 100 DL Membranı y = 13,5427x - 3,4960 2 80 DK Membranı R = 0,9989 60 y = 5,8000x - 7,2333 40 R2 = 0,9952 20 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.61. 200C’de tuzsuz çözelti için DL ve DK membranlarının akı karşılaştırılması Akı (litre/m2-saat) 77 140 50 mg/l RO72, 40 0C 120 100 DL Membranı y = 23,79097x - 1,32178 2 80 DK Membranı R = 0,99998 60 40 y = 8,8333x - 8,2222 20 R2 = 0,9942 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.62. 400C’de tuzsuz çözelti için DL ve DK membranlarının akı karşılaştırılması 140 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C 120 100 DL Membranı y = 0,4683x + 10,2460 R280 = 0,9789 60 DK Membranı y = 1,7500x + 0,3889 R2 = 0,9985 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.63. Yüksek boya konsantrasyonu için DL ve DK membranlarının akı karşılaştırılması 140 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C 120 100 DL Membranı 80 DK Membranı 60 y = 8,2262x - 1,7738 R2 = 0,9800 40 20 y = 7,0667x - 12,978 R2 = 0,9942 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.64. Yüksek NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının akı karşılaştırılması Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) 78 140 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C 120 y = 19,732x - 16,268 100 R 2 = 0,9836 DL Membranı 80 DK Membranı 60 y = 7x - 10 40 R2 = 0,9932 20 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.65. Düşük NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının akı karşılaştırılması 140 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO 0 120 4 , 20 C 100 DL Membranı 80 DK Membranı y = 10,74790x - 4,75700 60 R2 = 0,99997 40 y = 2,4992x - 5,3128 20 R2 = 0,9893 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.66. 20 0C’de Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının akı karşılaştırılması 140 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 40 0C 120 100 y = 22,417x - 14,25 DL Membranı R2 = 0,9996 80 DK Membranı 60 40 y = 2,4274x + 0,0274 20 R2 = 0,9689 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.67. 40 0C’de Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının akı karşılaştırılması Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) Akı (litre/m2-saat) 79 4.9.1.2. DL ve DK Membranları İçin RBoya-Basınç İlişkisi Genel olarak basınçla boya giderim yüzdesi (RBoya) değeri azalmıştır (Çizelge 4.3). Tuz olmayan çözeltide DL membranında basınçla birlikte RBoya değerinde çok fazla olmamakla birlikte artış gözlenmiştir. DK membranında tam tersi azalma görülmüştür (Şekil 4.68 ve Şekil 4.69). 140 50 mg/l RO72, 20 0C 120 y = -4,5941x + 106,8434 100 R2 = 0,9999 80 y = 1,4950x + 46,5679 60 R2 = 0,9903 40 20 DL Membranı DK Membranı 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.68. 200C’de tuzsuz çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya (%) karşılaştırılması 140 120 50 mg/l RO72, 40 0C 100 y = -0,3873x + 88,021 R2 = 0,8185 80 60 40 y = 2,4777x + 43,4477 DL Membranı R2 = 0,9980 20 DK Membranı 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.69. 400C’de tuzsuz çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya (%) karşılaştırılması Yüksek boya konsantrasyonunda DK membranında DL membranına göre basınçla RBoya değeri daha fazla artmıştır. Düşük boya konsantrasyonunda her iki membranda da basınç artışıyla RBoya değeri düşmüştür. Fakat DK membranında daha fazla düşüş meydana gelmiştir (Şekil 4.70 ve Şekil 4.71). R (%) RBOYA (%)BOYA 80 140 120 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C y = 1,1453x + 89,0363 2 100 R = 0,9016 80 60 y = 6,1649x + 43,0105 R2 = 0,9600 40 DL Membranı 20 DK Membranı 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.70. Yüksek boya konsantrasyonu için DL ve DK membranlarının RBoya karşılaştırılması 140 120 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C 100 y = -7,0005x + 110,08 R280 = 0,9952 60 40 y = -2,3151x + 57,927 DL Membranı 20 R2 = 0,9762 DK Membranı 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.71. Yüksek NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının RBoya Karşılaştırılması DL membranında düşük tuz konsantrasyonunda yüksek tuz konsantrasyonuna göre basınçla birlikte daha fazla RBoya değerinde düşüş gerçekleşmiştir. DK membranında gözlenen düşüş miktarında değişiklik olmamıştır (Şekil 4.71, Şekil 4.72). 140 120 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C 100 y = -7,1999x + 106,87 R280 = 0,9777 60 y = -8,8701x + 76,966 40 2 DL Membranı R = 0,9949 20 DK Membranı 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.72. Düşük NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının RBoya karşılaştırılması RBOYA (%) RBOYA (%) RBOYA (%) 81 Na2SO4 tuzuyla yapılan deneylerin sonuçları DL ve DK membranları için lineer olarak değişmemiş, 2. dereceli polinom olarak değişmiştir. DL membranında azalma, DK membranında artış gözlenmiştir (Şekil 4.73 ve Şekil 4.74). 140 50 mg/l RO72, 10 g/l Na SO , 20 0 120 2 4 C DL Membranı y = 5,4453x2 - 40,536x + 113,21 100 2 DK Membranı R = 1 80 60 40 20 y = -0,659x2 + 4,1469x + 40,36 R2 = 1 0 1 3 5 7 9 Basınç (Bar) Şekil 4.73. 20 0C’de Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya karşılaştırılması 140 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 40 0C 120 100 DL Membranı y = -0,1483x2 - 0,7898x + 30,217 2 80 R = 1 60 DK Membranı y = 3,8181x 2 - 25,749x + 71,739 R2 = 1 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.74. 40 0C’de Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya karşılaştırılması Şekil 4.68-4.74 arasındaki grafiklerde giderim verim yüzdesi tüm deney şartlarında DK membranında DL membranına göre daha yüksektir. Bu da DK membranında daha iyi arıtım gerçekleştirildiğinin bir göstergesidir. RBOYA (%) RBOYA (%) 82 4.9.1.3. DL ve DK Membranları İçin RTuz-Basınç İlişkisi Çizelge 4.4’deki verilere göre genel olarak basınç değeri ile birlikte tuz giderim yüzdesi artmıştır. Ancak bu artış çok fazla değildir. Yüksek boya konsantrasyonunda her iki membranda lineer artış yerine 2. dereceli polinom artış göstermiştir (Şekil 4.75). 140 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C 120 100 DL Membranı y = 0,4102x2 - 3,3018x + 6,9762 R2 = 1 80 60 DK Membranı y = 1,5658x 2 - 10,41x + 20,218 R2 = 1 40 20 0 0 2 4 6 8 Basınç (Bar) Şekil 4.75. Yüksek boya konsantrasyonu için DL ve DK membranlarının RTuz karşılaştırılması DL membranında yüksek tuz konsantrasyonunda basınçla birlikte tuz giderim verimi yaklaşık 1,8 kat daha fazla eğimle artış göstermiştir. DK membranında ise düşük tuz konsantrasyonunda yaklaşık 1,9 kat fazla eğimle artış gözlenmiştir (Şekil 4.76 ve Şekil 4.77). 140 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C 120 100 DL Membranı y = 0,7978x + 0,0081 R2 = 0,9743 80 60 DK Membranı y = 0,6955x + 2,6887 R2 = 0,9218 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.76. Yüksek NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının RTuz karşılaştırılması RTUZ (%) RTUZ (%) 83 140 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C 120 100 DL Membranı y = 0,4231x + 3,0114 R2 = 0,8175 80 60 DK Membranı y = 1,3101x + 14,947 R2 = 0,993 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.77. Düşük NaCl konsantrasyonu için DK ve DL membranlarının RTuz karşılaştırılması Na2SO4 tuz içeren çözeltide NaCl içeren çözeltiye göre DL ve DK membranlarının her ikisinde de artış gözlenmiştir. Na2SO4 tuz içeren çözelti için farklı sıcaklıklarda yapılan çalışmalarda sıcaklığın 2 kat artmasıyla DL membranında yaklaşık 2,6 kat, DK membranında yaklaşık 3 kat düşüş gözlenmiştir. Sıcaklık artışıyla tuz giderim verim değerlerinde düşüş gözlenmiştir. Fakat basıncın artmasıyla verimlerde de artış gözlenmiştir. 140 50 mg/l RO72, 10 g/l Na SO , 20 0C 120 2 4 100 DL Membranı y = 2,7113x + 5,6663 R2 = 0,9586 80 60 DK Membranı y = 9,03x - 19,15 R2 = 0,8179 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.78. 20 0C’de Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya karşılaştırılması RTUZ (%) RTUZ (%) 84 140 50 mg/l RO72, 10 g/l Na SO , 40 0 120 2 4 C 100 DL Membranı y = 1,0357x + 6,9357 R2 = 0,9108 80 60 DK Membranı y = 3,0515x + 6,463 R2 = 0,9058 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 Basınç (Bar) Şekil 4.79. 40 0C’de Na2SO4 tuzu içeren çözelti için DL ve DK membranlarının RBoya karşılaştırılması Genel olarak Şekil 4.75 ile Şekil 4.79 arasındaki grafikler incelendiğinde tuz giderim veriminde de DK membranında biraz daha yüksek değerler bulunmuştur. 4.9.2. Sonuçların İstatistiksel Karşılaştırılması Yapılan deneyler sonucunda elde edilen ortalama değerler arasında önemli fark olup olmadığı istatistiksel olarak test edilmiştir. Deneylerde elde edilen 4 adet verinin ortalamaları alındığından t-testi uygulanmıştır (n = 4 < 30). Önem derecesi (α) 0,05 alınmıştır. T testi uygulamalarında; Hipotez (H0) : Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) Alternatif Hipotez (Ha) : Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) olarak çift yönlü alınmıştır. 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (T(n1+n2-2) ; (1-α/2)) t-tablosunda 2,447 olarak okunmuştur (n1 = 4, n2 = 4, α = 0,05). Örneklerimiz bağımsız örnekler olmasından dolayı aşağıdaki (4.2) nolu formülün (4.1) nolu formül yerine konulmasıyla Thesap değeri bulunmuştur: (χ1 − χT = 2 )− (µ1 − µ2 ) hesap (4.1) 1 1 S p × + n1 n2 (n1 −1)× S 2 2 S = 1 + (n2 −1)× S2 p (4.2) n1 + n2 − 2 RTUZ (%) 85 Bu denklemlerde; X1 = Birinci örneğin ortalama değeri n1 = Birinci örneğin veri sayısı X 2 = İkinci örneğin ortalama değeri n2 = İkinci örneğin veri sayısı µ1 = Birinci nüfusun ortalaması s1 = Birinci örneğin standart sapması µ1 = İkinci nüfusun ortalaması s2 = Birinci örneğin standart sapması Sp = Birleştirilmiş standart sapma ifade etmektedir. Hesap ile bulunan Thesap değerinin mutlak değeri tablodan bulunan Ttablo değeri ile karşılaştırılmıştır. |Thesap| > Ttablo olduğu durumda H0 hipotezi reddedilip, Ha hipotezi kabul edilmiştir. Yani “ortalamalar birbirine eşit olmayıp aralarında önemli fark vardır” sonucuna ulaşılmıştır. |Thesap| < Ttablo olduğu durumda ise H0 hipotezi kabul edilip, Ha hipotezi reddedilmiştir. Yani “ortalamalar birbirine eşit olup aralarında fark yoktur” sonucuna varılmıştır. 4.9.2.1. DL ve DK Membranlarının Akı Değerleri Arasında t-testi Uygulaması DL ve DK membranlarının aynı deney koşullarındaki zamana karşı akı değerlerinin ortalaması alınmış ve bu değerler 4.1.1 ve 4.1.2 başlıkları altında grafikler halinde verilmiştir. Bu grafikler incelendiğinde akı değerleri genellikle 105. dakika ile 150. dakika arasında sabitlenmiştir. Bu süreler arasında elde edilen 4 verinin ortalaması alınarak her bir deney koşulu için ortalama akı değeri hesap edilmiştir. Çizelge 4.5’de söz konusu verilerin ortalama ve standart sapma değerleri veri sayıları ile birlikte görülmektedir. Bu değerler kullanılarak elde edilen t-testi sonuçlarına göre membranların akı değerleri arasında fark vardır ve DL membranının akı değerleri DK membranından büyüktür (Çizelge 4.5). 86 Çizelge 4.5. DL ve DK Mebranlarının Akı Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları DL (Akı) DK (Akı) S (a) T (b)p hesap Sonuç (k) (l) (m) (n) 50 mg/l RO72, 20 0C, 4 bar X (c) (d)ort1 = 51,443 Xort2 = 15,500 0,382 132,991 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,426 s (f) 2 = 0,333 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, 20 0C, 5 bar Xort1 = 63,705 Xort2 = 22,000 0,385 153,233 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,544 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 40 0C, 4 bar Xort1 = 93,667 Xort2 = 26,333 1,122 84,857 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 1,587 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 40 0C, 5 bar Xort1 = 117,750 Xort2 = 36,333 1,238 93,012 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 1,751 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 4 bar Xort1 = 12,000 Xort2 = 7,467 0,533 12,021 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,754 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 5 bar Xort1 = 12,667 Xort2 = 9,100 0,047 107,000 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,067 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 4 bar Xort1 = 33,167 Xort2 = 14,667 1,114 23,488 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 1,575 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma DL Membranının Akı standart sapma değeri (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri DK Membranının Akı standart sapma değeri (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) DL Membranının Akı ortalama değeri (g) DL Membranının Akı veri değeri (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) DK Membranının Akı ortalama değeri (h) DK Membranının Akı veri değeri (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 87 Çizelge 4.5. (Devam) DL ve DK Mebranlarının Akı Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları DL (Akı) DK (Akı) S (a) T (b)p hesap Sonuç 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 5 bar X (c) = 38,000 µ (d) IT I (k) > T (l)ort1 2 = 22,667 1,575 13,766 hesap tablo olduğu için H (m) Red, H (n)0 a Kabul s (e)1 = 2,228 s (f) 2 = 0,000 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, 4 bar Xort1 = 58,250 Xort2 = 17,333 0,354 163,667 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,500 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, 5 bar Xort1 = 85,333 Xort2 = 25,333 0,100 848,528 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,100 s2 = 0,100 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na SO , 20 02 4 C, 4 bar Xort1 = 38,333 Xort2 = 4,383 0,351 136,612 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,471 s2 = 0,158 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, 5 bar Xort1 = 48,917 Xort2 = 7,333 0,824 71,363 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 1,134 s2 = 0,267 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 40 0C, 4 bar Xort1 = 74,667 Xort2 = 8,983 0,160 578,975 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,227 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na SO 02 4, 40 C, 5 bar Xort1 = 98,333 Xort2 = 12,667 0,912 132,773 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 1,277 s2 = 0,189 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma DL Membranının Akı standart sapma değeri (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri DK Membranının Akı standart sapma değeri (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) DL Membranının Akı ortalama değeri (g) DL Membranının Akı veri değeri (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) DK Membranının Akı ortalama değeri (h) DK Membranının Akı veri değeri (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 88 4.9.2.2. DL ve DK Membranlarının Ortalama Rboya Değerleri Arasında t-testi Uygulaması Çizelge 4.6’da DL ve DK membranlarının aynı deney koşulundaki Rboya değerleri arasında fark olup olmadığı belirlenmiştir. Ortalama Rboya değerleri akı değerlerinde olduğu gibi 105. dakika ile 150. dakika arsındaki 4 verinin ortalaması alınarak hesap edilmiştir. 4.9.2 başlık altında anlatılan şekilde t-testi hesaplaması yapılmış ve çizelgede sonuçlar verilmiştir. Tüm deney şartları için DL ve DK membranlarında boya giderim verimleri arasında fark olduğu anlaşılmıştır. DK membranında Rboya değerlerinin DL membranından yüksek olduğu istatistiksel olarak kanıtlanmıştır. 4.9.2.3. DL ve DK Membranlarının Ortalama Rtuz Değerleri Arasında t-testi Uygulaması DL ve DK membranlarının tuz giderim verimleri arasında da önemli fark olduğu t-testi ile bulunmuştur (Çizelge 4.7). Rtuz değerlerinde DK membranında daha yüksek değerler görülmüştür. Sadece 50 mg/l RO72 ve 10 g/l Na2SO4 çözeltisi ve 20 0C ile 4 bar işletim şartlarında yapılan deney sonuçlarında DL membranında tuz giderim verimi yüksek bulunmuştur. DL membranında bu şartlarda Rboya değeri de yüksek çıkmıştır. Bunun nedeninin deneysel hata olduğu düşünülmektedir. 89 Çizelge 4.6. DL ve DK Mebranlarının Rboya Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları DL (R ) DK (R ) S (a) (b)boya boya p Thesap Sonuç 50 mg/l RO72, 20 0C, 4 bar X (c) (d)ort1 = 52,292 µ2 = 88,511 0,200 -256,332 IT (k) hesapI > T (l) tablo olduğu için H (m) 0 Red, H (n) a Kabul s (e)1 = 0,213 s (f) 2 = 0,186 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, 20 0C, 5 bar Xort1 = 54,213 Xort2 = 83,850 0,259 -161,924 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,231 s2 = 0,284 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 40 0C, 4 bar Xort1 = 53,549 Xort2 = 86,682 0,342 -137,026 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,457 s2 = 0,159 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 40 0C, 5 bar Xort1 = 55,709 Xort2 = 85,979 0,301 -142,369 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,352 s2 = 0,239 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 4 bar Xort1 = 65,490 Xort2 = 94,054 0,394 -102,475 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,501 s2 = 0,245 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 5 bar Xort1 = 75,288 Xort2 = 94,544 0,610 -44,609 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,861 s2 = 0,065 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 4 bar Xort1 = 48,040 Xort2 = 81,512 0,514 -92,032 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,321 s2 = 0,653 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma DL Membranının Rboya standart sapma değeri (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri DK Membranının Rboya standart sapma değeri (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) DL Membranının Rboya ortalama değeri (g) DL Membranının R veri değeri (m) boya I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) DK Membranının R ortalama değeri (h) boya DK Membranının Rboya veri değeri (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 90 Çizelge 4.6. (Devam) DL ve DK Mebranlarının Rboya Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları DL (R (a) (b)boya) DK (Rboya) Sp Thesap Sonuç 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 5 bar X (c) = 46,769 µ (d)ort1 2 = 75,353 0,591 -68,387 IT I (k) > T (l) olduğu için H (m) (n)hesap tablo 0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,677 s (f) 2 = 0,490 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, 4 bar Xort1 = 42,590 Xort2 = 76,811 0,431 -112,352 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,538 s2 = 0,286 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, 5 bar Xort1 = 36,892 Xort2 = 71,495 0,353 -138,808 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,467 s2 = 0,176 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, 4 bar Xort1 = 46,404 Xort2 = 38,194 0,358 32,466 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,426 s2 = 0,272 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, 5 bar Xort1 = 44,620 Xort2 = 46,666 0,664 -4,359 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,122 s2 = 0,931 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO 0 4, 40 C, 4 bar Xort1 = 24,686 Xort2 = 29,834 0,372 -19,579 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,497 s2 = 0,172 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 40 0C, 5 bar Xort1 = 22,561 Xort2 = 38,448 0,540 -41,608 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,734 s2 = 0,210 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma DL Membranının R standart sapma değeri (k) boya Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri DK Membranının R (l) boya standart sapma değeri 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) DL Membranının Rboya ortalama değeri (g) DL Membranının Rboya veri değeri (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) DK Membranının R ortalama değeri (h) DK Membranının R veri değeri (n) boya boya Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 91 Çizelge 4.7. DL ve DK Mebranlarının Rtuz Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları DL (R ) DK (R ) S (a) (b)tuz tuz p Thesap Sonuç (k) (l) (m) (n) 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 4 bar X (c) (d)ort1 = 0,332 µ2 = 3,629 0,048 -96,568 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e) = 0,022 s (f)1 2 = 0,065 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 500 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 5 bar Xort1 = 0,722 Xort2 = 7,310 0,037 -248,711 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,051 s2 = 0,013 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 4 bar Xort1 = 2,975 Xort2 = 5,705 0,073 -52,882 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,090 s2 = 0,051 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l NaCl, 20 0C, 5 bar Xort1 = 4,147 Xort2 = 6,049 0,136 -19,798 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,192 s2 = 0,004 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, 4 bar Xort1 = 5,050 Xort2 = 20,314 0,105 -206,263 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,148 s2 = 0,006 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 1 g/l NaCl, 20 0C, 5 bar Xort1 = 4,896 Xort2 = 21,435 0,007 -3502,267 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,009 s2 = 0,003 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na 02SO4, 20 C, 4 bar Xort1 = 17,487 Xort2 = 12,049 0,100 76,859 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,142 s2 = 0,001 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birleştirilmiş Standart Sapma (e) DL Membranının R standart sapma değeri (k) tuz Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri DK Membranının Rtuz standart sapma değeri (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) DL Membranının R (g) (m) tuz ortalama değeri DL Membranının Rtuz veri değeri I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) DK Membranının R ortalama değeri (h) DK Membranının R veri değeri (n) tuz tuz Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 92 Çizelge 4.7. (Devam) DL ve DK Mebranlarının Rtuz Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları DL (Rtuz) DK (R ) S (a) T (b)tuz p hesap Sonuç (k) (l) 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 20 0C, 5 bar X (c)ort1 = 18,573 µ (d) 2 = 28,460 0,046 -302,346 IThesapI > Ttablo olduğu için H (m) 0 Red, H (n) a Kabul s (e)1 = 0,065 s (f) 2 = 0,004 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 40 0C, 4 bar Xort1 = 11,641 Xort2 = 16,965 0,326 -23,067 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,382 s2 = 0,259 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, 10 g/l Na2SO4, 40 0C, 5 bar Xort1 = 11,742 Xort2 = 22,857 0,237 -66,184 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,233 s2 = 0,241 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma DL Membranının R standart sapma değeri (k) tuz Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) Hesap ile bulunan test kritik de eri (f) ğ DK Membranının Rtuz standart sapma değeri (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) DL Membranının Rtuz ortalama değeri (g) DL Membranının Rtuz veri değeri (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) DK Membranının Rtuz ortalama değeri (h) DK Membranının Rtuz veri değeri (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 93 4.9.2.4. 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklardaki Ortalama Akı, Rboya ve Rtuz Değerleri Arasında t-testi Uygulaması Düşük ve yüksek sıcacıklarda yapılan deneylerden elde edilen akı değerlerinin uygulanan t-testine göre farklı olduğu anlaşılmıştır (Çizelge 4.8). Ayrıca yüksek sıcaklıkta (40 0C) bulunan akı değerleri düşük sıcaklıkta (20 0C) bulunan akı değerlerinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu da akı değerinin sıcaklıkla arttığının göstergesidir Çizelge 4.9’da görüldüğü üzere hesap ile bulunan test kritik mutlak değerleri 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değerinden (2,447) büyük olmasından 20 0C ve 40 0C sıcaklıklar arasında boya giderim verimi açısından fark olduğu bulunmuştur. Sıcaklıkla beraber artan akı değerlerinin tersine Rboya değerleri genellikle sıcaklıkla beraber düşüş göstermiştir. Sadece tuz içermeyen boya çözeltisiyle yapılan deneylerde Rboya değeri sıcaklıkla beraber artmıştır. Bu artış da DL ve DK membranlarında yüksek basınçta görülmüştür. Ayrıca sonuçlar incelendiğinde DL membranı için tüm basınç koşullarında bulunan Thesap değeri çok yüksek bir değer değildir. Bu da tuzsuz boya çözeltisinde sıcaklıkla beraber Rboya değerinin çok büyük fark ile değişmediğinin sonucudur. DK membranında ise Thesap değeri DL membranına göre daha yüksek çıkmış ve buradaki fark DL membranına oranla daha büyük olduğu sonucuna varılmıştır. Rtuz değerleri de sıcaklık artışıyla düşmüştür ve aradaki fark önemli bulunmuştur (Çizelge 4.10). Sıcaklığın artmasıyla Rboya ve Rtuz değerlerinin düşmesinin sebebi boya ve tuzun çözünürlüğünün sıcaklıkla beraber artmasından olduğu düşünülmektedir. Çözünürlüğün artmasıyla membrandan boya ve tuzun geçmesi de daha kolaylaşmış olmaktadır. 94 Çizelge 4.8. 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklarda Akı Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 20 0C (Akı) 40 0C (Akı) S (a)p T (b) hesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 2 Bar (c) (k) (l) (m) (n)Xort1 = 23,333 X (d) ort2 = 46,319 0,466 -69,720 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e) = 0,193 s (f)1 2 = 0,630 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 4 Bar Xort1 = 51,443 Xort2 = 93,667 1,162 -51,397 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,426 s2 = 1,587 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 5 Bar Xort1 = 63,705 Xort2 = 117,750 1,296 -58,958 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,544 s2 = 1,751 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 3 Bar Xort1 = 10,373 Xort2 = 18,667 0,042 -278,167 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,060 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 4 Bar Xort1 = 15,500 Xort2 = 26,333 0,236 -65,000 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,333 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 5 Bar Xort1 = 22,111 Xort2 = 36,333 0,192 -104,512 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,272 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l NaCl, 2 Bar Xort1 = 14,000 Xort2 = 34,056 0,096 -294,755 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,136 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l NaCl, 4 Bar X = X = 85,833 IT I(k) > T (l)ort1 33,167 ort2 1,202 -61,973 hesap tablo olduğu için H (m) 0 Red, H (n) a Kabul s1 = 1,575 s2 = 0,638 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma Akı standart sapma değeri (20 0C) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) 0Hesap ile bulunan test kritik değeri Akı standart sapma değeri (40 C) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Akı ortalama değeri (20 0C) (g) Akı veri değeri (20 0C) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Akı ortalama değeri (40 0C) (h) Akı veri değeri (40 0C) (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 95 Çizelge 4.8. (Devam) 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklarda Akı Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 20 0C (Akı) 40 0C (Akı) S (a) (b)p Thesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l NaCl, 5 Bar X (c)ort1 = 38,000 X (d) ort2 = 116,500 1,851 -59,979 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 2,228 s (f) 2 = 1,374 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l Na2SO4, 2 Bar Xort1 = 16,725 Xort2 = 30,833 0,139 -143,661 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,039 s2 = 0,192 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l Na2SO4, 4 Bar Xort1 = 38,333 Xort2 = 74,667 0,333 -154,149 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,471 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l Na2SO4, 5 Bar Xort1 = 48,917 Xort2 = 98,333 1,208 -57,871 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 1,134 s2 = 1,277 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 10 g/l Na2SO4, 3 Bar Xort1 = 2,335 Xort2 = 5,133 0,054 -72,703 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,077 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 10 g/l Na2SO4, 4 Bar Xort1 = 4,383 Xort2 = 8,983 0,195 -33,307 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,158 s2 = 0,227 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 10 g/l Na2SO4, 5 Bar Xort1 = 7,333 Xort2 = 12,666667 0,23094 -32,660 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,267 s2 = 0,1885618 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma Akı standart sapma değeri (20 0C) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) 0Hesap ile bulunan test kritik değeri Akı standart sapma değeri (40 C) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Akı ortalama değeri (20 0C) (g) Akı veri değeri (20 0C) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Akı 0 ortalama değeri (40 C) (h) Akı veri değeri (40 0C) (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 96 Çizelge 4.9. 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklarda Rboya Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 20 0C (R 0boya) 40 C (Rboya) S (a) p T (b) hesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 2 Bar (c) (k) (l) (m) (n)Xort1 = 49,632 X (d) ort2 = 48,609 0,218 6,624 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e) = 0,173 s (f)1 2 = 0,256 n (g) (h)1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 4 Bar Xort1 = 52,292 Xort2 = 53,549 0,356 -4,991 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,213 s2 = 0,457 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 5 Bar Xort1 = 54,213 Xort2 = 55,709 0,298 -7,108 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,231 s2 = 0,352 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 3 Bar Xort1 = 93,085 Xort2 = 86,911 0,161 54,138 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,190 s2 = 0,126 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 4 Bar Xort1 = 88,511 Xort2 = 86,682 0,173 14,941 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,186 s2 = 0,159 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 5 Bar Xort1 = 83,850 Xort2 = 85,979 0,262 -11,472 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,284 s2 = 0,239 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l NaCl, 2 Bar Xort1 = 52,202 Xort2 = 32,869 0,850 32,171 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,934 s2 = 0,757 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma R standart sapma değeri (20 0C) (k) boya Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) 0Hesap ile bulunan test kritik değeri R (l) boya standart sapma değeri (40 C) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rboya ortalama değeri (20 0C) (g) Rboya veri değeri (20 0C) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Rboya ortalama değeri (40 0C) (h) R 0 (n) boya veri değeri (40 C) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 97 Çizelge 4.9. (Devam) 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklarda Rboya Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 20 0C (R ) 40 0C (R ) S (a) T (b)boya boya p hesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l NaCl, 4 Bar (c) (d) 27,549 IT I(k) > T (l) olduğu için H (m) Red, H (n)Xort1 = 48,040 Xort2 = 0,646 44,839 hesap tablo 0 a Kabul s (e) = 0,321 s (f)1 2 = 0,856 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l NaCl, 5 Bar Xort1 = 46,769 Xort2 = 25,036 0,624 49,263 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,677 s2 = 0,566 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l Na2SO4, 2 Bar Xort1 = 45,976 Xort2 = 28,044 0,651 38,984 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,137 s2 = 0,910 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l Na2SO4, 4 Bar Xort1 = 46,404 Xort2 = 24,686 0,463 66,332 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,426 s2 = 0,497 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l Na2SO4, 5 Bar Xort1 = 44,620 Xort2 = 22,561 0,526 59,293 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,122 s2 = 0,734 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 10 g/l Na2SO4, 3 Bar Xort1 = 40,613 Xort2 = 35,514 0,839 8,595 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,038 s2 = 1,186 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 10 g/l Na2SO4, 4 Bar Xort1 = 38,194 Xort2 = 29,834 0,227 51,973 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,272 s2 = 0,172 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 10 g/l Na2SO4, 5 Bar Xort1 = 46,666 Xort2 = 38,44763 0,67478 17,22447 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,931 s2 = 0,2104712 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma Rboya standart sapma değeri (20 0C) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) 0Hesap ile bulunan test kritik değeri R standart sapma değeri (40 C) (l) boya 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rboya ortalama değeri (20 0C) (g) Rboya veri değeri (20 0C) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Rboya ortalama değeri (40 0C) (h) Rboya veri değeri (40 0C) (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 98 Çizelge 4.10. 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklarda Rtuz Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 20 0C (R ) 40 0C (R ) S (a) T (b)tuz tuz p hesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l NaCl, 2 Bar (c) (k) (l) (m) (n)Xort1 = 1,685 X (d) ort2 = 0,758 0,219 5,984 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e) = 0,005 s (f)1 2 = 0,310 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l NaCl, 4 Bar Xort1 = 2,975 Xort2 = 1,661 0,153 12,129 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,090 s2 = 0,197 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l NaCl, 5 Bar Xort1 = 4,147 Xort2 = 1,550 0,137 26,743 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,192 s2 = 0,028 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l Na2SO4, 2 Bar Xort1 = 10,777 Xort2 = 8,821 0,085 32,360 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,079 s2 = 0,091 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l Na2SO4, 4 Bar Xort1 = 17,487 Xort2 = 11,641 0,288 28,711 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,142 s2 = 0,382 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 10 g/l Na2SO4, 5 Bar Xort1 = 18,573 Xort2 = 11,742 0,171 56,346 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,065 s2 = 0,233 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 10 g/l Na2SO4, 3 Bar Xort1 = 10,400 Xort2 = 13,134 0,004 -948,322 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,006 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) 0Birleştirilmiş Standart Sapma Rtuz standart sapma değeri (20 C) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Rtuz standart sapma değeri (40 0C) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rtuz ortalama değeri (20 0C) (g) R veri değeri (20 0C) (m) tuz I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Rtuz ortalama değeri (40 0C) (h) R 0 (n) tuz veri değeri (40 C) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 99 Çizelge 4.10. (Devam) 20 0C ve 40 0C Sıcaklıklarda Rtuz Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 20 0C (R ) 40 0C (R ) S (a)tuz tuz p T (b) hesap Sonuç 50 mg/l RO72, DK, 10 g/l Na2SO4, 4 Bar Xort1 = 12,049 Xort2 = 16,965 0,183 -37,913 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,001 s2 = 0,259 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 10 g/l Na2SO4, 5 Bar Xort1 = 28,460 Xort2 = 22,857 0,171 46,412 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,004 s2 = 0,241 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birleştirilmiş Standart Sapma (e) Rtuz standart sapma değeri (20 0C) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) Hesap ile bulunan test kritik değeri (f) Rtuz standart sapma değeri (40 0C) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rtuz ortalama değeri (20 0C) (g) Rtuz veri değeri (20 0C) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) R 0 (h) 0 (n) tuz ortalama değeri (40 C) Rtuz veri değeri (40 C) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 100 4.9.2.5. NaCl ve Na2SO4 Tuzlarındaki Ortalama Akı, Rboya ve Rtuz Değerleri Arasında t-testi Uygulaması NaCl ve Na2SO4 içeren çözeltiler ile yapılan deney sonuçlarından elde edilen akı değerleri t-testi ile karşılaştırıldığında akı değerleri arasında önemli fark olduğu bulunmuştur (Çizelge 4.11). DL membranı ve 20 0C sıcaklıkta yapılan deneylerde Na2SO4 tuzuyla elde edilen akı değerleri NaCl tuzuyla elde edilen akı değerlerinden yüksek çıkmıştır. DL membranı ve 40 0C sıcaklık ile DK membranı ile yapılan deneylerde ise Na2SO4 tuzuyla elde edilen akı değerleri NaCl tuzuyla elde edilen akı değerlerinden düşük çıkmıştır. DK membranının MAKÇ değeri DL membranından daha düşük olması nedeniyle Na2SO4 tuzu NaCl tuzuna oranla DK membranından daha az, DL membranından daha fazla geçmiştir. Rboya değerleri açısından NaCl ve Na2SO4 tuzları ile yapılan deney sonuçları arasında da önemli fark vardır (Çizelge 4.12). NaCl ile yapılan deneylerde daha büyük Rboya değeri elde edilmiştir. Çizelge 4.13’de de görüldüğü üzere Rtuz değerleri arasında da t-testine göre önemli fark olduğu hesap edilmiştir. Rtuz değerlerinde Na2SO4 tuzunda daha yüksek bulunmuştur. Kısaca DL ve DK membranlarında Na2SO4 tuzunu giderim yüzdesi daha yüksek çıkmıştır. 101 Çizelge 4.11. NaCl ve Na2SO4 Tuzlarının Akı Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları NaCl Na2SO4 S (a) T (b)p hesap Sonuç 0 (k) (l) (m) (n)500 mg/l RO72, DL, 20 C, 2 Bar X (c) (d)ort1 = 10,667 Xort2 = 11,444 0,192 -5,715 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e) = 0,000 s (f)1 2 = 0,272 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 4 Bar Xort1 = 12,000 Xort2 = 26,583 0,354 -58,333 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,500 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 5 Bar Xort1 = 12,667 Xort2 = 33,827 0,457 -65,498 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,646 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 2 Bar Xort1 = 14,000 Xort2 = 16,725 0,028 -139,000 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,039 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 4 Bar Xort1 = 33,167 Xort2 = 38,333 1,163 -6,284 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 1,575 s2 = 0,471 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 5 Bar Xort1 = 38,000 Xort2 = 48,917 1,768 -8,733 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 2,228 s2 = 1,134 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 2 Bar Xort1 = 34,056 Xort2 = 30,833 0,167 27,341 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,136 s2 = 0,192 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birleştirilmiş Standart Sapma (e) Akı standart sapma değeri (NaCl) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Akı standart sapma değeri (Na (l) 2SO4) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Akı ortalama değeri (NaCl) (g) Akı (m) veri değeri (NaCl) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Akı ortalama değeri (Na SO ) (h) 2 4 Akı veri değeri (Na2SO ) (n) 4 Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 102 Çizelge 4.11. (Devam) NaCl ve Na2SO4 Tuzlarının Akı Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları NaCl Na SO S (a) T (b)2 4 p hesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 4 Bar X (c) = 85,833 X (d)ort1 ort2 = 74,667 (k) (l) (m) (n) 0,451 34,990 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,638 s (f) 2 = 0,000 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 5 Bar Xort1 = 116,500 Xort2 = 98,333 1,326 19,370 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 1,374 s2 = 1,277 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 3 Bar Xort1 = 8,533 Xort2 = 2,361 0,041 212,335 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,058 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 4 Bar Xort1 = 14,667 Xort2 = 4,383 0,111 130,559 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,158 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 5 Bar Xort1 = 22,667 Xort2 = 7,333 0,189 115,000 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,267 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birle tirilmi Standart Sapma (e) ş ş Akı standart sapma değeri (NaCl) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Akı standart sapma değeri (Na (l) 2SO4) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Akı ortalama değeri (NaCl) (g) Akı veri değeri (NaCl) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Akı ortalama değeri (Na2SO ) (h) 4 Akı veri değeri (Na SO ) (n) 2 4 Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 103 Çizelge 4.12. NaCl ve Na2SO4 Tuzlarının Rboya Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları NaCl Na2SO S (a)4 p T (b) hesap Sonuç (k) (l) (m) (n) 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 2 Bar X (c)ort1 = 55,899 X (d) ort2 = 59,512 0,472 -10,820 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e) = 0,570 s (f)1 2 = 0,349 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 4 Bar Xort1 = 65,490 Xort2 = 61,739 0,367 14,470 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,501 s2 = 0,135 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 5 Bar Xort1 = 75,288 Xort2 = 62,980 0,664 26,208 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,861 s2 = 0,376 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 2 Bar Xort1 = 52,202 Xort2 = 45,976 0,667 13,193 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,934 s2 = 0,137 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 4 Bar Xort1 = 48,040 Xort2 = 46,404 0,377 6,135 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,321 s2 = 0,426 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 5 Bar Xort1 = 46,769 Xort2 = 44,620 0,486 6,246 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,677 s2 = 0,122 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 2 Bar Xort1 = 32,869 Xort2 = 28,044 0,837 8,155 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,757 s2 = 0,910 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birle tirilmi Standart Sapma (e) ş ş Rboya standart sapma değeri (NaCl) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) Hesap ile bulunan test kritik değeri (f) Rboya standart sapma değeri (Na2SO (l) 4) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rboya ortalama değeri (NaCl) (g) Rboya veri değeri (NaCl) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Rboya ortalama değeri (Na2SO ) (h) 4 Rboya veri değeri (Na (n) 2SO4) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 104 Çizelge 4.12. (Devam) NaCl ve Na2SO4 Tuzlarının Rboya Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları NaCl Na SO S (a) T (b)2 4 p hesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 4 Bar X (c) = 27,549 X (d)ort1 ort2 = 24,686 0,700 5,785 IT I (k) > T (l)hesap tablo olduğu için H (m) (n) 0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,856 s (f) 2 = 0,497 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 5 Bar Xort1 = 25,036 Xort2 = 22,561 0,655 5,342 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,566 s2 = 0,734 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 3 Bar Xort1 = 88,863 Xort2 = 40,613 0,386 176,588 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,545 s2 = 0,038 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 4 Bar Xort1 = 81,512 Xort2 = 38,194 0,500 122,477 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,653 s2 = 0,272 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 5 Bar Xort1 = 75,353 Xort2 = 46,666 0,744 54,537 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,490 s2 = 0,931 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birleştirilmiş Standart Sapma (e) Rboya standart sapma değeri (NaCl) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) Hesap ile bulunan test kritik de eri (f) ğ R standart sapma değeri (Na SO ) (l) boya 2 4 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rboya ortalama değeri (NaCl) (g) R (m) boya veri değeri (NaCl) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) R ortalama değeri (Na SO ) (h) (n) boya 2 4 Rboya veri değeri (Na2SO4) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 105 Çizelge 4.13. NaCl ve Na2SO4 Tuzlarının Rtuz Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları NaCl Na2SO4 S (a) T (b)p hesap Sonuç 0 (k) (l) (m) (n)500 mg/l RO72, DL, 20 C, 2 Bar X (c) = 2,025 X (d)ort1 ort2 = 9,549 0,021 -514,126 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e) = 0,022 s (f)1 2 = 0,020 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 4 Bar Xort1 = 0,332 Xort2 = 15,969 0,017 -1270,346 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,022 s2 = 0,011 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 5 Bar Xort1 = 0,722 Xort2 = 18,981 0,117 -221,247 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,051 s2 = 0,157 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 2 Bar Xort1 = 1,685 Xort2 = 10,777 0,056 -228,420 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,005 s2 = 0,079 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 4 Bar Xort1 = 2,975 Xort2 = 17,487 0,118 -173,210 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,090 s2 = 0,142 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 5 Bar Xort1 = 4,147 Xort2 = 18,573 0,144 -142,151 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,192 s2 = 0,065 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 2 Bar Xort1 = 0,758 Xort2 = 8,821 0,228 -49,934 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,310 s2 = 0,091 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birleştirilmiş Standart Sapma (e) Rtuz standart sapma değeri (NaCl) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) Hesap ile bulunan test kritik de eri (f) ğ Rtuz standart sapma değeri (Na SO ) (l) 2 4 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rtuz ortalama değeri (NaCl) (g) R (m) tuz veri değeri (NaCl) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Rtuz ortalama değeri (Na SO ) (h) 2 4 Rtuz veri değeri (Na SO ) (n) 2 4 Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 106 Çizelge 4.13. (Devam) NaCl ve Na2SO4 Tuzlarının Rtuz Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları NaCl Na (a) (b)2SO4 Sp Thesap Sonuç 0 (k) (l) (m) (n)50 mg/l RO72, DL, 40 C, 4 Bar X (c)ort1 = 1,661 X (d) ort2 = 11,641 0,304 -46,442 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,197 s (f) 2 = 0,382 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 5 Bar Xort1 = 1,550 Xort2 = 11,742 0,166 -86,694 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,028 s2 = 0,233 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 3 Bar Xort1 = 4,673 Xort2 = 10,400 0,041 -198,447 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,058 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 4 Bar Xort1 = 5,705 Xort2 = 12,049 0,036 -248,592 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,051 s2 = 0,001 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 5 Bar Xort1 = 6,049 Xort2 = 28,460 0,004 -7703,551 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,004 s2 = 0,004 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birle tirilmi Standart Sapma (e) ş ş R standart sapma değeri (NaCl) (k) tuz Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) Hesap ile bulunan test kritik de eri (f) ğ Rtuz standart sapma değeri (Na SO ) (l) 2 4 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rtuz ortalama değeri (NaCl) (g) R veri değeri (NaCl) (m) tuz I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) R ortalama değeri (Na SO ) (h) tuz 2 4 Rtuz veri değeri (Na2SO ) (n) 4 Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 107 4.9.2.6. 1 g/l ve 10 g/l NaCl Konsantrasyonlarındaki Ortalama Akı, Rboya ve Rtuz Değerleri Arasında t-testi Uygulaması Çizelge 4.14’e göre farklı NaCl konsantrasyonlarındaki deney koşullarından elde edilen akı değerleri arasında önemli fark vardır. Düşük NaCl konsantrasyonu içeren çözeltiyle yapılan deneylerde daha yüksek akı değerleri bulunmuştur. Rboya değerleri açısından incelendiğinde de farklı NaCl konsantrasyonlarında yapılan deney sonuçları arasında fark olduğu bulunmuştur (Çizelge 4.15). Burada Rboya değerinin yüksek olduğu NaCl konsantrasyonu 10 g/l’dir. Çizelge 4.16’da da görüldüğü üzere 1 g/l ve 10 g/l NaCl konsantrasyonları ile yapılan deneylerden elde edilen Rtuz değerleri arasında fark vardır. Düşük NaCl konsantrasyonu ile yapılan deneylerde daha yüksek Rtuz değeri elde edilmiştir. 108 Çizelge 4.14. 1 g/l ve 10 g/l NaCl Konsantrasyonlarında Akı Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 1 g/l 10 g/l S (a) (b)p Thesap Sonuç (k) (l) (m) (n) 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, NaCl, 2 Bar X (c) = 24,667 X (d)ort1 ort2 = 14,000 0,071 213,333 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,100 s (f) 2 = 0,000 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, NaCl, 4 Bar Xort1 = 58,250 Xort2 = 33,167 1,169 30,354 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,500 s2 = 1,575 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, NaCl, 5 Bar Xort1 = 85,333 Xort2 = 38,000 1,575 42,494 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 2,228 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, NaCl, 3 Bar Xort1 = 11,333 Xort2 = 8,507 0,042 94,809 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,060 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, NaCl, 4 Bar Xort1 = 17,333 Xort2 = 14,667 0,010 377,124 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,010 s2 = 0,010 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, NaCl, 5 Bar Xort1 = 25,333 Xort2 = 22,667 0,071 53,333 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,100 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma Akı standart sapma değeri (1 g/l NaCl) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Akı standart sapma değeri (10 g/l NaCl) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Akı ortalama değeri (1 g/l NaCl) (g) Akı veri değeri (1 g/l NaCl) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Akı ortalama değeri (10 g/l NaCl) (h) Akı veri değeri (10 g/l NaCl) (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 109 Çizelge 4.15. 1 g/l ve 10 g/l NaCl Konsantrasyonlarında Rboya Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 1 g/l 10 g/l S (a) T (b)p hesap Sonuç (k) (l) (m) (n) 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, NaCl, 2 Bar X (c) = 58,110 X (d)ort1 ort2 = 52,202 0,868 9,627 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,796 s (f) 2 = 0,934 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, NaCl, 4 Bar Xort1 = 42,590 Xort2 = 48,040 0,443 -17,413 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,538 s2 = 0,321 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, NaCl, 5 Bar Xort1 = 36,892 Xort2 = 46,769 0,581 -24,023 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,467 s2 = 0,677 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, NaCl, 3 Bar Xort1 = 85,538 Xort2 = 88,863 0,413 -11,386 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,210 s2 = 0,545 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, NaCl, 4 Bar Xort1 = 76,811 Xort2 = 81,512 0,504 -13,186 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,286 s2 = 0,653 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, NaCl, 5 Bar Xort1 = 71,495 Xort2 = 75,353 0,368 -14,815 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,176 s2 = 0,490 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma Rboya standart sapma değeri (1 g/l NaCl) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Rboya standart sapma değeri (10 g/l NaCl) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rboya ortalama değeri (1 g/l NaCl) (g) Rboya veri değeri (1 g/l NaCl) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Rboya ortalama değeri (10 g/l NaCl) (h) R veri değeri (10 g/l NaCl) (n) boya Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 110 Çizelge 4.16. 1 g/l ve 10 g/l NaCl Konsantrasyonlarında Rtuz Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 1 g/l 10 g/l S (a)p T (b) hesap Sonuç 0 (c) (d) 1,685 IT I(k) > T (l) olduğu için H (m) Red, H (n)50 mg/l RO72, DL, 20 C, NaCl, 2 Bar Xort1 = 3,760 Xort2 = 0,012 238,229 hesap tablo 0 a Kabul s (e)1 = 0,017 s (f) 2 = 0,005 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, NaCl, 4 Bar Xort1 = 5,050 Xort2 = 2,975 0,122 23,992 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,148 s2 = 0,090 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, NaCl, 5 Bar Xort1 = 4,896 Xort2 = 4,147 0,136 7,793 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,009 s2 = 0,192 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, NaCl, 3 Bar Xort1 = 18,765 Xort2 = 4,673 0,041 482,900 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,009 s2 = 0,058 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, NaCl, 4 Bar Xort1 = 20,314 Xort2 = 5,705 0,036 568,950 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,006 s2 = 0,051 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, NaCl, 5 Bar Xort1 = 21,435 Xort2 = 6,049 0,004 5476,127 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,003 s2 = 0,004 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birleştirilmiş Standart Sapma (e) Rtuz standart sapma değeri (1 g/l NaCl) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) Hesap ile bulunan test kritik değeri (f) Rtuz standart sapma değeri (10 g/l NaCl) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rtuz ortalama değeri (1 g/l NaCl) (g) Rtuz veri değeri (1 g/l NaCl) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) 111 4.9.2.7. 2/3 bar ve 5 bar Basınçlardaki Ortalama Akı, Rboya ve Rtuz Değerleri Arasında t-testi Uygulaması Düşük ve yüksek basınçla yapılan deneylerden elde edilen akı değerleri t-testi ile karşılaştırıldığında aralarında önemli fark olduğu bulunmuştur (Çizelge 4.17). Basıncın artmasıyla akının arttığı gözlenmiştir. 2/3 bar (DL membranı için 2 bar, DK membranı için 3 bar) ve 5 bar basınçlarda yapılan deneylerden elde edilen Rboya değerleri arasında önemli fark vardır (Çizelge 4.18). Yüksek boya konsantrasyonu ile yapılan deneylerde yüksek basınçta daha yüksek Rboya değeri elde edilmiştir. Ayrıca DL membranında tuzsuz çözeltiyle yapılan deneylerde de yüksek basınçta daha yüksek Rboya değeri elde edilmiştir. Çizelge 4.19’a göre düşük ve yüksek basınçlarda ki Rtuz değerleri arasında t- testine göre önemli fark olduğu bulunmuştur. Yüksek basınçta elde edilen Rtuz değerleri daha yüksek bulunmuştur. 112 Çizelge 4.17. 2/3 bar ve 5 bar Basınçlarda Akı Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 2/3 bar 5 bar S (a) T (b)p hesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 20 0C (c) (d) 63,705 (k) (l) (m) (n)Xort1 = 23,333 Xort2 = 0,408 -139,776 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,193 s (f) 2 = 0,544 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C Xort1 = 46,319 Xort2 = 117,750 1,316 -76,779 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,630 s2 = 1,751 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C Xort1 = 10,373 Xort2 = 22,000 0,042 -389,970 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,060 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 40 0C Xort1 = 18,667 Xort2 = 36,375 0,083 -300,520 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,118 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 11,444 Xort2 = 33,827 0,496 -63,848 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,272 s2 = 0,646 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 10,800 Xort2 = 12,800 0,298 -9,487 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,298 s2 = 0,298 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, DK, 20 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 5,600 Xort2 = 9,100 0,047 -105,000 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 0,067 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 1 g/l NaCl Xort1 = 14,000 Xort2 = 38,000 1,575 -21,546 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,000 s2 = 2,228 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birleştirilmiş Standart Sapma (e) Akı standart sapma değeri (2/3 bar) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Akı standart sapma değeri (5 bar) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Akı ortalama değeri (2/3 bar) (g) Akı veri değeri (2/3 bar) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Akı ortalama değeri (5 bar) (h) Akı veri değeri (5 bar) (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 113 Çizelge 4.17. (Devam) 2/3 bar ve 5 bar Basınçlarda Akı Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 2/3 bar 5 bar S (a) (b)p Thesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l NaCl X (c) = 34,000 X (d)ort1 ort2 = 116,500 (k) (l) (m) (n) 0,972 -120,055 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e) (f)1 = 0,000 s2 = 1,374 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 24,750 Xort2 = 85,333 0,167 -514,067 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,236 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 1 g/l NaCl Xort1 = 16,725 Xort2 = 48,917 0,803 -56,717 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,039 s2 = 1,134 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 30,833 Xort2 = 98,333 0,913 -104,571 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,192 s2 = 1,277 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 2,361 Xort2 = 7,333 0,193 -36,437 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,058 s2 = 0,267 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 5,133 Xort2 = 12,667 0,144 -73,976 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,077 s2 = 0,189 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 40 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 8,507 Xort2 = 22,667 0,042 -474,941 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,060 s2 = 0,000 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 11,317 Xort2 = 25,3333 0,0333 -594,543 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,047 s2 = 0,001 n1 = 4 n2 = 4 (a) Birle tirilmi Standart Sapma (e) ş ş Akı standart sapma değeri (2/3 bar) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Akı standart sapma değeri (5 bar) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Akı ortalama değeri (2/3 bar) (g) Akı veri değeri (2/3 bar) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) Akı ortalama değeri (5 bar) (h) Akı veri değeri (5 bar) (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 114 Çizelge 4.18. 2/3 bar ve 5 bar Basınçlarda Rboya Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 2/3 bar 5 bar S (a) T (b)p hesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 20 0C (c) (d) 54,213 (k) (l) (m) (n)Xort1 = 49,632 Xort2 = 0,204 -31,789 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,173 s (f) 2 = 0,231 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C Xort1 = 48,609 Xort2 = 55,709 0,308 -32,621 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,256 s2 = 0,352 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C Xort1 = 93,085 Xort2 = 83,850 0,242 54,017 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,190 s2 = 0,284 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 40 0C Xort1 = 86,911 Xort2 = 85,979 0,191 6,915 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,126 s2 = 0,239 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 59,512 Xort2 = 62,980 0,363 -13,524 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,349 s2 = 0,376 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 55,899 Xort2 = 75,288 0,730 -37,568 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,570 s2 = 0,861 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, DK, 20 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 91,877 Xort2 = 94,544 0,250 -15,110 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,347 s2 = 0,065 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 1 g/l NaCl Xort1 = 52,202 Xort2 = 46,769 0,816 9,421 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,934 s2 = 0,677 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma Rboya standart sapma değeri (2/3 bar) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Rboya standart sapma değeri (5 bar) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) R ortalama değeri (2/3 bar) (g) R veri değeri (2/3 bar) (m) boya boya I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) R (h) (n) boya ortalama değeri (5 bar) Rboya veri değeri (5 bar) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 115 Çizelge 4.18. (Devam) 2/3 bar ve 5 bar Basınçlarda Rboya Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 2/3 bar 5 bar S (a) (b)p Thesap Sonuç 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l NaCl X (c) = 32,869 X (d)ort1 ort2 = 25,036 (k) (l) (m) (n) 0,668 16,583 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,757 s (f) 2 = 0,566 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 58,110 Xort2 = 36,892 0,653 45,973 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,796 s2 = 0,467 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 1 g/l NaCl Xort1 = 45,976 Xort2 = 44,620 0,129 14,821 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,137 s2 = 0,122 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 28,044 Xort2 = 22,561 0,827 9,381 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,910 s2 = 0,734 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 40,613 Xort2 = 46,666 0,659 -12,997 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,038 s2 = 0,931 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 35,514 Xort2 = 38,448 0,852 -4,872 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 1,186 s2 = 0,210 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 40 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 88,863 Xort2 = 75,353 0,518 36,851 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,545 s2 = 0,490 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 85,538 Xort2 = 71,49504 0,193414 102,6834 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,210 s2 = 0,1758008 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma Rboya standart sapma değeri (2/3 bar) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Rboya standart sapma değeri (5 bar) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rboya ortalama değeri (2/3 bar) (g) Rboya veri değeri (2/3 bar) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) R ortalama değeri (5 bar) (h) boya Rboya veri değeri (5 bar) (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 116 Çizelge 4.19. 2/3 bar ve 5 bar Basınçlarda Rtuz Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 2/3 bar 5 bar S (a) T (b)p hesap Sonuç 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l Na SO X (c) = 9,549 X (d)2 4 ort1 ort2 = 18,981 (k) (l) (m) (n) 0,112 -119,329 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e)1 = 0,020 s (f) 2 = 0,157 n (g) = 4 n (h)1 2 = 4 500 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 2,025 Xort2 = 0,722 0,039 46,720 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,022 s2 = 0,051 n1 = 4 n2 = 4 500 mg/l RO72, DK, 20 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 3,133 Xort2 = 7,310 0,136 -43,315 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,192 s2 = 0,013 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 1,685 Xort2 = 4,147 0,136 -25,604 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,005 s2 = 0,192 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 0,758 Xort2 = 1,550 0,220 -5,089 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,310 s2 = 0,028 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 1 g/l NaCl Xort1 = 3,760 Xort2 = 4,896 0,013 -120,100 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,017 s2 = 0,009 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 20 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 10,777 Xort2 = 18,573 0,073 -151,584 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,079 s2 = 0,065 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DL, 40 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 8,821 Xort2 = 11,742 0,177 -23,310 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,091 s2 = 0,233 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma Rtuz standart sapma değeri (2/3 bar) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Rtuz standart sapma değeri (5 bar) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rtuz ortalama değeri (2/3 bar) (g) Rtuz veri değeri (2/3 bar) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) R ortalama değeri (5 bar) (h) tuz Rtuz veri değeri (5 bar) (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 117 Çizelge 4.19. (Devam) 2/3 bar ve 5 bar Basınçlarda Rtuz Değerleri İçin T Testi Sonuçları Deney Şartları 2/3 bar 5 bar S (a)p T (b) hesap Sonuç 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 10 g/l Na2SO (k) (l) (m) (n) 4 X (c) ort1 = 10,386 X (d) ort2 = 28,460 0,022 -1136,625 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s (e) (f)1 = 0,032 s2 = 0,004 n (g)1 = 4 n (h) 2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 40 0C, 10 g/l Na2SO4 Xort1 = 13,134 Xort2 = 22,857 0,171 -80,517 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,006 s2 = 0,241 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 10 g/l NaCl Xort1 = 4,673 Xort2 = 6,049 0,041 -47,556 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,058 s2 = 0,004 n1 = 4 n2 = 4 50 mg/l RO72, DK, 20 0C, 1 g/l NaCl Xort1 = 18,765 Xort2 = 21,435 0,007 -574,864 IThesapI > Ttablo olduğu için H0 Red, Ha Kabul s1 = 0,009 s2 = 0,003 n1 = 4 n2 = 4 (a) (e) Birleştirilmiş Standart Sapma Rtuz standart sapma değeri (2/3 bar) (k) Hesap ile bulunan test kritik mutlak değeri (b) (f) Hesap ile bulunan test kritik değeri Rtuz standart sapma değeri (5 bar) (l) 0,05 güven düzeyinde çift yönlü test kritik değeri (2,447) (c) Rtuz ortalama değeri (2/3 bar) (g) Rtuz veri değeri (2/3 bar) (m) I. Hipotez; Ortalamalar eşittir (µ1 = µ2) (d) R (h) tuz ortalama değeri (5 bar) Rtuz veri değeri (5 bar) (n) Alternatif Hipotez ; Ortalamalar farklıdır (µ1 ≠ µ2) 118 5. GENEL SONUÇLAR Tez kapsamında yapılan deneyler ile elde edilen genel sonuçlar aşağıda maddeler halinde verilmiştir: • Saf su ile yapılan deneylerde DL membranının Lp değeri DK membranından daha büyük bulunmuştur. • 150 dk. boyunca yapılan deneylerde genellikle 90. dk.’dan itibaren akı, Rboya ve Rtuz değerleri sabitlenmeye başlamıştır. • Boya ve tuz içeren çözelti ile yapılan deneylerde akı değerleri DL membranında daha yüksek çıkmıştır. Buna karşı Rboya ve Rtuz değerleri DK membranında daha yüksek bulunmuştur. • Yapılan deneylere göre en iyi Rboya değerinin bulunduğu tuz cinsi NaCl tuzu, optimum sıcaklık 20 0C, , optimum NaCl konsantrsayonu 10 g/l ve optimum boya konsantrasyonu 500 mg/l olarak belirlenmiştir. • Seçilen optimum şartlarda yapılan deneylerde KOİ ve toplam azot değerleri ölçülmüş ve bu parametrelerin giderim verimleri DK membranında daha yüksek olduğu görülmüştür. • Basıncın artması ile akı değerlerinin arttığı gözlemlenmiştir. Rboya değeri ise genelde basıncın artmasıyla azalmıştır. • Yüksek sıcaklıkta düşük sıcaklığa göre akı değeri daha yüksek çıkmıştır. Rboya ve Rtuz değeri ise genellikle düşük sıcaklıkta daha yüksek çıkmıştır. • Akı değeri ile Rboya değeri arasında ters ilişki olduğu saptanmıştır. Yani akı artmasıyla Rboya değerleri azalmış, akı azalmasıyla da Rboya değerleri artmıştır. • Şimdiye kadar yapılmış literatürdeki çalışmalardan farklı membran ile boya çeşidi kullanılmıştır. Bu nedenle, kullanılan DL ve DK membranları ile boya (RO72) giderimi hakkında yapılan ilk bilimsel çalışma olmuştur. • Membranların temin edilmesindeki zorluktan dolayı membranların sadece kullanımı değil, membranların yapımı hakkında da çalışmaların yapılması gerektiği anlaşılmıştır. 119 KAYNAKLAR Akbari,A., J.C.Remigy ve P. Aptel. 2002. Treatment of textile dye effluent using a polyamide-based nanofiltration membrane. Chemical Engineering and Processing, 41, 601-609. Al-Kdası,A., A.Idrıs, K.Saed ve C.T.Guan. 2004. Treatment of textile wastewater by advanced oxidation processes-A review. Global Nest: the Int. J., Vol6, No3, 222- 230. Al-Bastaki,N. 2004. Removal of methyl orange dye and Na2SO4 salt from synthetic waste water using reverse osmosis. Chemical Engineering and Processing, 43, 1561- 1567. Anonim. 1999. Reverse Osmosis and Nanofiltration. American Water Works Associaton. 1 st Edition p. 1-20 Arslan,İ. 1995. Treatment of Reactive Dye-Bath Effluents by Heterogeneous and Homogeneous Advanced Oxidation Processes, B.S. In Che. E., İstanbul Technical University. Auddy,K., S.De ve S.DasGupta. 2004. Flux enhancement in nanofiltration of dye solution using turbulent promoters. Seperation and Purification Technology, 40, 31- 39. Auddy,K., S.De ve S.Dasgupta. 2005. Performance prediction of turbulent promoter enhanced nanofiltration of a dye solution. Seperation and Purification Technology, 43, 85-94. Ballet,T.G., L.Gzara, A.Hafiane ve M.Dhahbi. 2004. Transport coefficient and cadmium salt rejection in nanofiltration membrane. Desalination, 167, 369-376. 120 Bandini,S., J.Drei ve D.Vezzani. 2005. The role of pH and concentration on the ion rejection in polyamide nanofiltration membranes. Journal of Membrane Science, 264, 65-74. Buckley,C.A. 1992. Membrane technology fort he treatment of dyehouse effluents. Water Science Technology, 25, 10, 203-209. Chakraborty,S., M.K.Purkait, S.DasGupta, S.De ve J.K.Basu. 2003. Nanofiltration of textile plant effluent for color removal and reduction in COD. Seperation and Purification Technology, 31, 141-151. Chang,L.Y. 2001. Chrome reduction and heavy metals removal from wastewater- a pollution prevention approach. WM’01 Conference, February 25-March 1,Tucson, AZ. Cheryan,M. 1998. Ultrafiltration and Microfiltration Handbook. Technomic Publishing Company, Lancaster. 517p. Ciardelli,G., L.Corsi ve M.Marucci. 2000. Membrane separation for wastewater reuse in the textile industry. Resources, Conservation and Recycling, 31, 189-197. Dhale,A.D. ve V.V.Mahajani. 1999. Reactive dye house wastewater treatment. Use of hybrid technology: membrane, sonication followed by wet oxidation. Ind. Eng. Chem. Res., 38, 2058-2064. Dhale,A.D. ve V.V.Mahajani. 2000. Studies in treatment of disperse dye waste: membrane-wet oxidation process. Waste Management, 20, 85-92. Dickenson,T.C. 1997. Filters and Filtration Handbook. Elsevier Advanced Technology Publication, 4 th Edition, p 133-162. 121 Farizoğlu,B., B.Keskinler, E.Yıldız ve A.Çakıcı. 2004. Peyniraltı sularının arıtıldığı jet loop membran biyoreaktörün membran filtrasyonu özelliklerinin araştırılması. Su Kirliliği Kontrolü Dergisi (SKKD), cilt14, Sayı2, 1-8s. Fersi,C., L.Gzara ve M. Dhahbi. 2005. Treatment of textile effluents by membrane Technologies. Desalination, 185, 399-409. Gomes,A.C., I.C.Gonçalves ve M.N.Pinho. 2005. The role of adsorption on nanofiltration of azo dyes. Journal of Membrane Science, 255, 157-165. Göknil,H., İ.Toröz ve Y.Çimşit. 1984. Endüstriyel Atıksuların Kontrol ve Kısıtlama Esasları Projesi(Tekstil Endüstrisi). İstanbul Teknik Üniversitesi Çevre ve Şehircilik Uygulama Araştırma Merkezi. Jiraratananon,R., A.Sungpet ve P.Luangsowan. 2000. Performans evaluation of nanofiltration membranes for treatment of effluents containing reactive dye and salt. Desalination, 130, 177-183. Kayar,M. 2003. Membran filtrasyon yöntemi ile atık sularda renk giderimi. Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa. Koyuncu,İ. 1997. Membran teknolojisinin çevre mühendisliğinde kullanım potansiyeli ve ters osmoz ile amonyum iyonu giderimi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. Koyuncu,İ., E.Kural ve D.Topacık. 2001. Pilot-scale nonofiltration membrane separation for waste management in textile industry. Water Science and Technology, Vol 43, No 10, 233-240. Koyuncu,İ. 2001. Nanofiltrasyon membranları ile tuz gideriminde organik iyon etkisi. Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. 122 Koyuncu,İ. 2002. Reactive dye removal in dye/salt mixture by nanofiltration membranes containing vinylsulphone dyes: Effects of feed concentration and cross flow velocity. Desalination, 143, 243-253. Koyuncu,İ. 2003. Influence of dyes, salts and auxiliary chemicals on the nanofiltration of reactive dye baths: experimental observations and model verification. Desalination, 154, 79-88. Koyuncu,İ., D.Topacik ve M.R.Wiesner. 2004. Factors influencing flux decline during nanofiltration of solutions containing dyes and salts. Water Research, 38, 432-440. Kim,T.-H., C.Park ve S.Kim. 2005. Water recycling from desalination and purification process of reactive dye manufacturing industry by combined membrane filtration. Journal of Cleaner Production, 13, 779-786. Ku,Y., P.-L.Lee ve W.-Y.Wang. 2005. Removal of acidic dyestuffs in aqueous solution by nanofiltration. Journal of Membrane Science, 250, 159-165. Ledakowicz,S.J., T.Koprowski, W.Machnowski ve H.H.Knudsen. 1998. Membrane filtration of textile dyehouse wastewater for technological water reuse. Desalination, 119, 1-10. Lopes,N.C., J.C.C.Petrus ve H.G. Riella. 2005. Color and COD retention by nanofiltration membranes. Desalination, 172, 77-83. Manttari,M., A.Pihlajamaki ve M.Nystrom. 2006. Effect of pH on hydrophilicity and charge and their effect on the filtration efficiency of NF membranes at different pH. Journal of Membrane Science, 280, 311-320. 123 Manttari,M. ve M.Nyström. 2000. Critical flux in NF of high molar mass polysaccharides and effluents from the paper industry. Journal of Membrane Science 170, 257-273. Marucci,M., G.Ciardelli, A.Matteucci, L.Ranieri ve M.Russo. 2002. Experimental campaigns on textile wastewater for reuse by means of different membrane processes. Desalination, 149, 137-143. Mozia,S., M.Tomaszewska ve W.A.Marawski. 2005. A new photocatalytic membrane reactor (PMR) for removal of azo-dye Acid Red 18 from water. Applied Catalysis B: Environmental, 59, 133-139. Shu,L., T.D.Waite, P.J.Bliss, A.Fane ve V.Jegatheesan. 2005. Nanofiltration for the possible reuse of water and recovery of sodium chloride salt from textile effluent. Desalination, 172, 235-243. Sojka-Ledakowicz,J., T.Koprowski, W.Machnowski ve H.H.Knudsen. 1998. Membrane filtration of textile dyehouse wastewater for technological water reuse. Desalination, 119, 1-10. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 20th Edition 1998, 5220 B. Şen,S. ve G.N.Demirer. 2003. AnaerobicTreatment of Real Textile Wastewater With A Fluidized Bed Reactor. Water Research , 37, 1868-1878. Tang,C. ve Chen,V. 2002. Nanofiltration of textile wastewater for water reuse. Desalination, 143, 11-20. Qaisar,M., Z.Ping, S.M.Rehan, I.Ejazul, A.M.Rashid, ve H.Yousaf. 2005. Anatomical studies on water hyacinth (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms) under the influence of textile wastewater. Journal of Zhejiang University Science, 6B(10), 991-998. 124 Timmer,Johannes M.K. 2001. Properties of nanofiltration membranes; model development and industrial application. Technische Universiteit Eindhoven, ISBN 90-386-2872-2 Turk,S., M.Simonic ve I.Petrinic. 2005. Wastewater Treatment After Reactive Printing. Dyes and Pigments, 64, 147-152. Van der Bruggen,B., B.Doems, D.Wilms ve C.Vandecasteele. 2001. Mechanisms of retention and flux decline for the nanofiltration of dye baths from the textile industry. Separation and Purification Technology, 22-23, 519-528. Viero,A.F., A.C.R.Mazzarollo, K.Wada ve I.C.Tessaro. 2002. Removal of hardness and COD from retanning treated effluent by membrane process. Desalination, 149, 145-149. Yu,S., C.,Gao, H.Su ve M.Liu. 2001. Nanofiltration used for desalination and concentration in dye production. Desalination, 140, 97-100. http://www.osbuk.org/atiksu.asp http://www.osmolabstore.com http://mimoza.marmara.edu.tr/~cahit/Yayin/belge/ista/index.html http://www.tezcansuaritma.com/sayfalar/su_aritma_terimleri_sozlugu.htm 125 EKLER EK 1. Farklı konsantrasyonlarda NaCl - boya çözeltilerinin hazırlanması Boyarmadde : Reactive Orange 72 Tuz Cinsi : NaCl NaCl Boya Stok boya çöz, Tartılan Hazırlanan Çözelti (*) EC kons kons alınan hacim tuz miktarı hacim no (ms/cm) (g/l) (g/l) (ml) (g) (ml) 1 0,5 0,05 5 0,10 100 1,084 2 0,5 0,50 50 0,10 100 1,342 3 0,5 1,00 100 0,10 100 1,604 4 0,5 1,20 120 0,10 100 1,742 5 0,5 1,50 150 0,10 100 1,887 6 1,0 0,05 2,5 0,10 100 2,110 7 1,0 0,50 12,5 0,05 50 2,400 8 1,0 1,00 25 0,05 50 2,640 9 1,0 1,20 30 0,05 50 2,670 10 1,0 1,50 37,5 0,05 50 2,930 11 5,0 0,05 2,5 0,50 100 9,450 12 5,0 0,50 12,5 0,25 50 9,800 13 5,0 1,00 25 0,25 50 10,010 14 5,0 1,20 30 0,25 50 10,100 15 5,0 1,50 37,5 0,25 50 10,480 16 10,0 0,05 2,5 1,0 100 18,050 17 10,0 0,50 12,5 0,50 50 18,540 18 10,0 1,00 25 0,50 50 18,970 19 10,0 1,20 30 0,50 50 18,870 20 10,0 1,50 37,5 0,50 50 19,180 21 20,0 0,05 2,5 2,0 100 34,100 22 20,0 0,50 12,5 1,0 50 35,200 23 20,0 1,00 25 1,0 50 35,800 24 20,0 1,20 30 1,0 50 35,800 25 20,0 1,50 37,5 1,0 50 35,800 (*) Stok boya çözeltisi 2000 mg/l konsantrasyonunda hazırlanmıştır. 126 EK 2. Farklı konsantrasyonlarda Na2SO4 - boya çözeltilerinin hazırlanması Boyarmadde : Reactive Orange 72 Tuz Cinsi : Na2SO4 Na2SO4 Boya Stok boya çöz, Tartılan Hazırlanan Çözelti Kons, Kons, alınan hacim(*) EC tuz miktarı hacim no (ms/cm) (g/l) (g/l) (ml) (g) (ml) 1 0,05 0,05 5 0,01 200 0,129 2 0,05 0,50 50 0,01 200 0,412 3 0,05 1,00 100 0,01 200 0,726 4 0,05 1,20 120 0,01 200 0,844 5 0,05 1,50 150 0,01 200 1,006 6 0,5 0,05 2,5 0,05 100 0,892 7 0,5 0,50 25 0,05 100 1,147 8 0,5 1,00 50 0,05 100 1,418 9 0,5 1,20 60 0,05 100 1,533 10 0,5 1,50 75 0,05 100 1,721 11 1,0 0,05 2,5 0,10 100 1,630 12 1,0 0,50 12,5 0,05 50 1,896 13 1,0 1,00 25 0,05 50 2,160 14 1,0 1,20 30 0,05 50 2,250 15 1,0 1,50 37,5 0,05 50 2,410 16 5,0 0,05 2,5 0,50 100 6,800 17 5,0 0,50 12,5 0,25 50 7,090 18 5,0 1,00 25 0,25 50 7,340 19 5,0 1,20 30 0,25 50 7,410 20 5,0 1,50 37,5 0,25 50 7,560 21 10,0 0,05 2,5 1,0 100 12,370 22 10,0 0,50 12,5 0,50 50 12,830 23 10,0 1,00 25 0,50 50 13,250 24 10,0 1,20 30 0,50 50 13,120 25 10,0 1,50 37,5 0,50 50 13,250 26 20,0 0,05 2,5 2,0 100 22,300 27 20,0 0,50 12,5 1,0 50 22,900 28 20,0 1,00 25 1,0 50 23,000 29 20,0 1,20 30 1,0 50 23,200 30 20,0 1,50 37,5 1,0 50 23,100 (*) Stok boya çözeltisi 2000 mg/l konsantrasyonunda hazırlanmıştır. 127 EK 3. Değişkenler ve Elde Edilen Sonuçlar No Membran Tuz Cinsi Basınç Sıcaklık Boya (RO72) Tuz kons. Akı RBOYA RTUZ RKOİ RTop.Azot ( Bar ) ( 0C ) kons. ( mg/l ) ( g/l ) (l/m2-sa) (%) (%) (%) (%) 1 DL - 2 20 - - 28 - - - - 2 DL - 3 20 - - 47 - - - - 3 DL - 4 20 - - 67 - - - - 4 DL - 5 20 - - 87 - - - - 5 DL - 2 40 - - 54 - - - - 6 DL - 3 40 - - 90 - - - - 7 DL - 4 40 - - 132 - - - - 8 DL - 5 40 - - 172 - - - - 9 DK - 2 20 - - 12 - - - - 10 DK - 3 20 - - 18 - - - - 11 DK - 4 20 - - 24 - - - - 12 DK - 5 20 - - 32 - - - - 13 DK - 2 40 - - 20 - - - - 14 DK - 3 40 - - 30 - - - - 15 DK - 4 40 - - 38 - - - - 16 DK - 5 40 - - 52 - - - - 17 DL - 2 20 50 - 23,33 49,63 - - - 18 DL - 4 20 50 - 51,44 52,29 - - - 19 DL - 5 20 50 - 63,70 54,21 - - - 20 DL - 2 40 50 - 46,32 48,34 - - - 21 DL - 4 40 50 - 93,67 53,55 - - - 22 DL - 5 40 50 - 117,75 55,71 - - - 23 DK - 3 20 50 - 10,37 93,04 - - - 24 DK - 4 20 50 - 15,50 88,51 - - - 25 DK - 5 20 50 - 22,00 83,85 - - - 26 DK - 3 40 50 - 18,67 86,75 - - - 27 DK - 4 40 50 - 26,33 86,68 - - - 28 DK - 5 40 50 - 36,38 85,98 - - - 128 EK 3. (Devam) Değişkenler ve Elde Edilen Sonuçlar No Membran Tuz Cinsi Basınç Sıcaklık Boya (RO72) Tuz kons. Akı RBOYA RTUZ RKOİ RTop.Azot ( Bar ) ( 0C ) kons. ( mg/l ) ( g/l ) (l/m2-sa) (%) (%) (%) (%) 29 DL NaCl 2 20 50 10 14,00 53,51 1,68 - - 30 DL NaCl 4 20 50 10 33,17 48,04 2,97 - - 31 DL NaCl 5 20 50 10 38,00 46,77 4,15 - - 32 DK NaCl 3 20 50 10 8,53 89,35 4,66 - - 33 DK NaCl 4 20 50 10 14,67 81,51 5,70 - - 34 DK NaCl 5 20 50 10 22,67 75,35 6,05 - - 35 DL NaCl 2 40 50 10 34,00 32,87 0,76 - - 36 DL NaCl 4 40 50 10 83,83 27,55 1,66 - - 37 DL NaCl 5 40 50 10 116,50 25,04 1,55 - - 38 DL NaCl 2 20 50 1 24,67 58,86 3,74 - - 39 DL NaCl 4 20 50 1 58,25 42,59 5,05 - - 40 DL NaCl 5 20 50 1 85,33 31,88 4,90 - - 41 DK NaCl 3 20 50 1 11,33 85,89 18,81 - - 42 DK NaCl 4 20 50 1 17,33 76,81 20,31 - - 43 DK NaCl 5 20 50 1 25,33 71,50 21,43 - - 44 DL Na2SO4 2 20 50 10 16,71 46,02 10,76 - - 45 DL Na2SO4 4 20 50 10 38,33 46,40 17,49 - - 46 DL Na2SO4 5 20 50 10 48,92 44,62 18,57 - - 47 DK Na2SO4 3 20 50 10 2,34 40,61 10,40 - - 48 DK Na2SO4 4 20 50 10 4,38 38,19 12,05 - - 49 DK Na2SO4 5 20 50 10 7,33 46,67 28,46 - - 50 DL Na2SO4 2 40 50 10 30,83 28,04 10,76 - - 51 DL Na2SO4 4 40 50 10 74,67 24,69 17,49 - - 51 DL Na2SO4 5 40 50 10 98,33 22,56 18,57 - - 53 DK Na2SO4 3 40 50 10 5,13 35,51 13,13 - - 54 DK Na2SO4 4 40 50 10 8,98 29,83 16,96 - - 55 DK Na2SO4 5 40 50 10 12,67 38,45 22,86 - - 56 DL Na2SO4 2 20 500 10 11,33 59,51 9,55 - - 57 DL Na2SO4 4 20 500 10 26,58 61,74 15,97 - - 58 DL Na2SO4 5 20 500 10 33,83 62,98 18,98 - - 129 EK 3. (Devam) Değişkenler ve Elde Edilen Sonuçlar No Membran Tuz Cinsi Basınç Sıcaklık Boya (RO72) Tuz kons. Akı RBOYA RTUZ RKOİ RTop.Azot ( Bar ) ( 0C ) kons. ( mg/l ) ( g/l ) (l/m2-sa) (%) (%) (%) (%) 59 DL NaCl 2 20 500 10 10,67 55,90 2,01 - - 60 DL NaCl 4 20 500 10 12,00 65,49 0,33 - - 61 DL NaCl 5 20 500 10 12,67 78,91 0,67 25,74 69,94 62 DK NaCl 2 20 500 10 5,60 92,25 3,08 - - 63 DK NaCl 4 20 500 10 7,47 94,05 3,63 - - 64 DK NaCl 5 20 500 10 9,10 93,96 5,42 62,76 91,91 130 TEŞEKKÜR Yüksek lisans öğrenimim süresince beni her konuda destekleyen, bu tezin gerçekleştirilmesinin her aşamasında bilgi ve deneyimleriyle beni yönlendiren, yardım ve desteğini esirgemeyen Sayın Danışman Hocam Doç. Dr. Yücel Taşdemir’e; Çalışmalarımın başlangıcından sonuna kadar her aşamada yanımda olan, her türlü yardım ve desteği veren Sayın Araş. Gör. Sıdık CİNDORUK’a; Bu tezin yapılmasını destekleyen OPCW (Organisation fort he Prohibition of Chemical Weapons, Removal of Azodyes from Textile Wastewater by Membrane Filtration, Proje No: L/ICA/ICB/61879/02, Hollanda) kuruluşuna, TÜBİTAK Bursa Test ve Analiz Laboratuar’ında çalışma imkânını veren TÜBİTAK-BUTAL Müdürü Sayın Prof. Dr. Şeref GÜÇER’e; Membran Filtrasyon Sisteminin kurulmasında büyük rol oynayan, deneylerimin yapılması sırasında tüm bilgi ve deneyimlerini benimle paylaşan, bana her konuda destek veren Sayın Yük Müh. Hilal AZAK’a; TÜBİTAK Bursa Test ve Analiz Laboratuar’ında deneylerimin yapılması aşamasında bana her türlü yardım, destek ve dostluklarını esirgemeyen tek tek Çevre, Kimya ve Gıda Laboratuarlarında çalışan herkese; Bu günlere gelmemi sağlayan, maddi-manevi her konuda desteklerini her zaman arkamda hissettiğim Sevgili annem Hafife EVREN, babam Haşim EVREN ve tüm aile fertlerine, çalışmam süresince beni yalnız bırakmayıp tüm sıkıntı ve nazımı sabırla çeken, her türlü desteği vererek beni cesaretlendiren Sevgili Eşim Zekeriya ÇEVİK’e; Sonsuz teşekkürlerimi sunarım. 131 ÖZGEÇMİŞ Nagihan Çevik, 26.05.1980 yılında Bursa/Orhangazi’de doğdu. İlköğrenimini 1986-1991 yılları arasında Bursa Mehmet Akif Ersoy İlkokulu’nda tamamladı. 1991- 1997 yılları arasında Bursa Atatürk Lisesi’nde orta ve lise öğrenimini tamamladı. 1998 yılında Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü’nü kazandı. 2003 yılında mezun oldu. Aynı yıl Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı’nda Yüksek Lisans yapmaya başladı. 2006 yılı Mayıs ayından beri Bursa Nilüfer Organize Sanayi Bölge Müdürlüğü’nde Çevre Sorumlusu olarak görevine devam etmektedir.