Slayt 1 - Dr. Kadir GEDİK

04/04/2014
ÇEV416
ENDÜSTRİYEL
ATIKSULARIN ARITILMASI
8.Kolloidlerin Giderimi
Yrd. Doç. Dr. Kadir GEDİK
10-6 mm – 10-3 mm ( 0.001-1μm)
arasındadır.
 Kil, kum, Fe(OH)3, virusler (0.03-0.3μm)
 Bir maddenin kendisi için çözücü olmayan
bir ortamda mikron boyutunda
dağılmasıyla oluşan çözeltilere “kolloidal
çözelti” denir.
 Çapları


Süspansiyon: Sıvının içine dağılmış katı partiküller
Emülsiyon: Sıvının içine dağılmış sıvı parçacıklar
Kolloidlerin Özellikleri
Filtre kağıtlarından geçerler.
Anyonik veya katyonik olabilirler
 Kolloidlerin yüzey alanları çok büyüktür (yüzey
alanı/hacim). Bu nedenle, suyu veya sudaki
diğer iyonları adsorplamaya meyillidir.
 Atıksu içerisindeki toplam katı miktarının ¼ ‘ü
kolloidal bileşenlerden oluşmaktadır
 Bu kolloidal bileşenler ise toplam BOİ ihtiyacının
%50’sini karşılamaktadır




Kolloid; boyutu (milimikron), hidrasyon durumu ve
yüzey elektrik yükü nedeniyle askıda duran bir
paçacıktır.
Hidrofobik ve hidrofilik olmak üzere iki gruba ayrılır:


Hidrofilik kolloidler yapılarındaki amino (-NH2), karboksil (COOH), sulfonik (-SO2OH) ve hidroksil (-OH) gibi suda
çözünebilir özellikteki gruplardan dolayı suyu severler. Bu
bileşikler kolloid yüzeyinde bir su film tabakası oluşturararak
hidratizasyonu teşvik ederler ve diğer hidrofilik
kolloidlerinde toplanmasına yardımcı olurlar.
Hidrofobik kolloidler ise suyu sevmezler ve yüzeylerinde bu
nedenle su filmi oluşmaz, örneğin kil partikülleri gibi.
1
04/04/2014
Yüzey gerilimi
Kolloidal katıların çeşit ve özellikleri
Özellik
Hidrofobik
Hidrofilik
Fiziksel durum
süspansoid
emülsoid
Yüzey gerilimi
ortam özelliklerini taşır
daha düşük yüzey
gerilimine sahiptir
Viskozite
yüzeydeki moleküllerin sadece
bir tarafı su molekülleriyle
çevrili olduğu için içeriye
doğru net bir kuvvetle
çekilirler.
çok etkilemez
artırır
Tyndall etkisi
belirgindir
ihmal edilebilir
Toparlanma
donma veya kurutma sonrası
eski haline ulaşması zordur
kolayca eski haline
dönebilir
Tyndall etkisi
Elektrolit ile
tepkime
kolaydır
zordur
Kolloid ya da süspansiyondaki
parçacıklar (liyofilik)
tarafından ışığın saçılması
Metal oksitler, sülfitler,
silikon, gümüş halidler
Protein, nişasta,
yapıştırıcı, sabun
Örnek
Kolloidlerin Kimyasal Koagülasyon ile Giderimi




Su içindeki kolloidlerin yüzey yükleri değişim göstermekle
birlikte çoğunlukla negatif yüklendiği gözlenmiştir.
Kolloidal tanecikler, bulundukları sıvı içinde daima
elektriksel bir yüzey yüküne sahip olduklarından,
parçacığın yüzey yüküne zıt yüklü iyonlar çevresinde
birikirek sabit bir tabaka (Stern tabakası) oluşturur.
İkinci tabakada zıt yüklü iyonların derişimi sudaki derişime
doğru ulaşır ve bu tabakaya “dağılımlı veya yayılma
tabakası” denir
Her iki düzlemde (tabakada) (-) ve (+) yükler içermesine
rağmen, (+) iyon sayısı fazladır.
2
04/04/2014




Çift tabakada yer alan iyon tip veya sayısındaki değişim,
zeta potansiyelini düşürerek, kolloidin stabilizasyonunu
(kararlı yapısını) bozar.
 Kararlılık nedir?
 Kararlılık (stabilite), bir parçacığın çökmeye ve/veya daha
büyük bir parçacık oluşturmaya karşı gösterdiği direnç
yeteneğidir.
 En küçük boyut ve en yüksek elektriksel yüke sahip
parçacık, en stabil durumdadır
 Kolloidler ancak kararsız olduğu durumda birleşebilir.


Karşı iyonların derişimi, parçacık yüzeyinde en büyüktür
ve yayılma tabakasının dış sınırındaki çözeltide derişim
düşer.
Parçacığı çevreleyen “kayma veya kesme düzlemi”,
parçacıkla hareket eden bağlı suyu kuşatır.
Zeta potansiyeli (gerilimi), kayma yüzeyindeki durgun yük
potansiyeli veya parçacıklar arasındaki itme ve çekme
değeri ölçümüdür.
Schulze–Hardy kuralı gereğince bir kolloidin
elektrolitlerle pıhtılaşmasında etkili iyon, kolloidin zıt
işaretle yüklü olan iyonudur ve bunun pıhtılaştırma kuvveti
iyonun artan değerliği ile artar.
Kolloidlerin destabilizasyonu;




Çözeltiye eklenen zıt yüklü iyonlar, parçacık etrafındaki çift
tabaka kalınlığının incelmesine neden olur.
Çözeltiye ilave edilen metal iyonları veya organik polimerlerin
kolloidlerin yüzeyine adsorbe olması ile kolloidlerin yüzey
potansiyelleri düşer.
Metal hidroksitler çökerken kolloidleri bir ağ şeklinde sararak
onların da çökelmesini sağlar
Organik polimerler kolloidlerin etrafını sararak kolloidlerin
destabilizasyonu sağlanır.
3
04/04/2014
Değerlik ve koagülant dozu
Elektrolit
Değerlik (Anyon veya
Katyon)
Gereken min. kons.
(mmol/lt)
KCl
1
103
KBr
1
138
KNO3
1
138
K2CrO3
2
0.325
K2SO4
2
0.219
K3Fe(Cn)6
3
0.096
NaCl
1
51
KNO3
1
50
K2SO4
1
63
MgSO4
2
0.81
ZnCl2
2
0.68
BaCl2
2
0.69
AlCl3
3
0.09
Kolloidlerin Adsorpsiyonla Giderimi




Koagülasyon prosesinde kullanılan kimyasallar;






Alum, Al2(SO4)3.18H2O
Demir (II) sülfat, FeSO4.7H2O
Demir (III) sülfat, Fe2(SO4)3
Demir (III) klorür, FeCl3
Karbonlu atıkların koagülasyonunda alum etkili iken,
atıksuda bol miktarda protein olması durumunda demir
sülfat daha etkindir
(-) veya (+) yüklü iyonlara sahip organik polimerlerin
koagülant olarak kullanılması kolloid gideriminde etkin
olarak kullanılan bir diğer yöntemdir.
Kolloidlerin Adsorpsiyonla Giderimi
Adsorpsiyon yöntemi kolloid gideriminde kullanılan
diğer bir uygulamadır.
Boya, domates işleme, tekstil haşıl sökme atıksuları
gibi yüksek oranda kolloid içeren endüstriyel atıkların
arıtılmasında adsorpsiyon uygulamaları
gözlenmektedir.
Endüstriyel kolloid arıtımında kullanılan aktif karbon,
genellikle, taş kömüründen elde edilmektedir.
Granül aktif karbon
reaktivasyon çevrimi
Aktif karbon arıtımında
proses konfigürasyonu
4
04/04/2014
5