Alüminyum bilye anotların kullanıldığı elektrokoagülasyon reaktörü ile yeraltı sularından As(III) ve As(V) giderim prosesinin modellemesi ve optimizasyonu

Abstract

Bu çalışmada; tasarlanan hava enjeksiyonlu ve Al bilye anotların kullanıldığı bir elektrokoagülasyon (EC) reaktörü ile yeraltı sularından arsenik giderimi üzerine; başlangıç pHi, tEC, i, Co, Qhava, dp ve h proses değişken etkileri incelenmiştir. Proses değişkenleri ile yanıtlar arasındaki modelleme ve optimizasyon yanıt yüzey yöntemi (YYY)-Box-Behnken deneysel tasarımı ile yapılmıştır. Yeraltı sulardan As(V) giderim verimi üzerine en fazla etki eden proses değişkenleri; tEC = 2-10 dak., h = 2-5 cm, Qhava = 2-6 L/dak., i = 0.1-0.3 A ve dp = 5-7.5 mm aralığında saptanmıştır. Yanıtlar için elde edilen (Cf, Re, ENC, ELC, qe ve OC) değişkenleri içeren quatratik model eşitliklerinin ANOVA sonuçları modelin doğruluğunu (R2 0.87, Adj-R2 0.71 ve Prob>F = <0,0001) ortaya koymaktadır. EC arıtım çıkış toplam As konsantrasyonu 9.9 ve bunun dışındaki tüm değişkenler ve yanıtlar değişken aralığında olmak koşulu ile optimizasyon sonuçları: pHi = 7.03, i = 0.29 A, tEC = 10.12 dakika, dp = 7.37 mm, Co = 613.4 , h = 5.1 cm ve Qhava = 6.4 L/dakika ve yanıtların değerleri ise Cf = 9.9 , Re = %98.87, ENC = 1.85 kWh/m3, ELC = 0.0198 kg/m3, OC = 0.442 $/m3 ve qe = 32.35 As/mg Al (3.02 As/C) olarak belirlenmiştir. As(III) giderim verimi üzerine en fazla etki eden proses değişkenleri; tEC = 8-15 dak., h = 2-5 cm, Qhava = 2-6 L/dakika, i = 0.1-0.3 A ve dp = 5-7.5 mm aralığında saptanmıştır. Yanıtlar için elde edilen quatratik model eşitliklerinin ANOVA sonuçları modelin doğruluğunu (R2 0.916, Adj-R2 0.822 ve Prob>F = <0,0001) ortaya koymaktadır. Al anotların kullanıldığı EC arıtım işlemi sonunda çıkış toplam As konsantrasyonu 9.9 olması durumunda optimizasyon yapılmıştır. Bu durumda değişkenlerin optimum değerleri: pHi = 6.71, i = 0.32, tEC = 15.11 dakika, dp = 7.69 mm, Co = 505.41 , h = 5.51 cm ve Qhava = 5.91 L/dakika ve yanıtların değerleri ise Cf = 9.9 , Re= %97.34, ENC = 2.2033 kWh/m3, ELC = 0.034 kg/m3, OC = 0.928 $/m3 ve qe = 13.80 As/mg Al (1.29 As/C) olarak belirlenmiştir.

In this study; designed air injection and Al tape anode using an electrocoagulation (EC) upon the removal of arsenic from groundwater with the reactor; the starting pHi, tEC, h, i, Co, dp and Qair, examined the effects of process variables on dp and h. Modeling and optimization of process variables in the response surface method with answers between (YYY)-Box-Behnken design is made with the experimental. From groundwater As (V) I will yield maximum impact upon the process variables; tEC= 2-10 min, h= 2-5 cm, Qhava= 2-6 L/min, i= 0.1-0.3 A and dp= 5-7.5 mm was determined in the range. Obtained for answers (Cf, Re, ENC, ELC, qe and OC) variables quatratik containing the results of the ANOVA model accuracy of the model equation (R2 0.87, Adj-R2 0.71 and Prob > F = < 0.0001) reveals. EC treatment output total Al concentration 9.9 µg/L, and all other variables and responses to be in the range of the variable with the condition that the optimization results: pHi= 7.03, i= 0.29 A, tEC= 10.12 min, dp= 7, 37 mm, Co= 613.4, h= 5.1 cm, and Qhava= 6.4 L/min and values of the Cf response= 9.9 µg/L, Re= 98.87%, ENC= 1.85 kWh/m3, ELC= 0.0198 kg/m3, OC= 0.442 $ kg./m3 and qe= 32.35 µgAs/mgAl (3.02 µgAs/C) is designated as. Al (III) go over the maximum yields, affecting the process variables; tEC = 8-15 min, h= 2-5 cm, Qhava= 2-6 L/min, i= 0.1-0.3 A and dp= 5-7.5 mm was determined in the range. Answers obtained for quatratik model equality of ANOVA results the accuracy of the model (R2 0.916, Adj-R2 0 .822 and Prob > F = < 0.0001) reveals. Al anode used at the end of the process of the concentration of total output As the EC treatment have made optimization of 9.9 µg/L. In this case, the optimum values of variables: pHi= 6.71, i= 0.32, tEC= 15.11 minutes, dp= 7.69 mm, Co= 505.41, h= 5.51 cm and Qhava= 5.91 L/minute and response values of the Cf= 9.9, Re= 97.34%, ENC= 2.2033 kWh/m3, ELC= 0.034 kg/m3, OC= 0.928 $ kg./m3 and qe= 13.80 µgAs/mg Al (1.29 µgAs/C) has been determined as.