Electrochemical ferrate (VI) production and research of its potential use for greywater treatment

Abstract

Tuvalet harici atıksuları içeren gri sular toplam evsel su kullanımının en büyük kısmını oluşturmaktadır. Gri sular nütrientler, inorganikler ve tehlikeli organik içerikler bakımından daha az kontamine olduklarından, su kaynaklarının korunması adına önemli bir potansiyel oluşturmaktadırlar. Son zamanlarda, ferrat yenilikçi bir teknoloji olarak birçok atıksuyun arıtılmasında kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, ilk olarak elektrokimyasal Fe (VI) sentezini etkileyen parametreler ve stabilite kondisyonlarının araştırılması hedeflenmiştir. İkinci hedef olarak, farklı kaynaklardan alınan grisu örneklerinin arıtılması için ferrat (VI)'ın uygulanabilirliği araştırılmıştır. Gri su örneklerinde bulunabilecek mikrokirleticilerin Fe (VI) ile parçalanması ise tez çalışmasının bir diğer hedefidir. Yoğunluk fonksiyonel teori temel alınarak, ferrat iyonunun ve farmasötiklerin modellemesi tartışılmıştır. Sonuç olarak, elektrokimyasal Fe (VI) sentezi akım yoğunluğu, elektrolit konsantrasyonu, sıcaklık ve elektroliz süresinden etkilenmiştir. Reaktör konfigürasyonu etkili unsurlardan biri olarak bulunmuştur. Sıcaklık, başlangıç Fe (VI) konsantrasyonu, elektrolit konsantrasyonu ve tipi ve pH gerçek ölçekli uygulamalar için önemli olan Fe (VI) stabilitesini etkileyen parametrelerdendir. Tez çalışması, Fe (VI)'ın grisu arıtımıyla birlikte farmasötiklerin parçalanması için ümit verici bir teknoloji olduğunu göstermiştir. pH ve Fe (VI) dozu gri su arıtımı ve farmasötiklerin gideriminde etkili olan proses parametreleridir. 89% KOİ, 99.9% toplam koliform ve 96% surfaktan gideriminin elde edilmesiyle sonuçlar tatmin edici bulunmuştur. Fe (VI), sırasıyla, Amoksisilin için 63.7%, Siprofloksasin için 80.89% ve Flurbiprofen için 99.97% giderim verimi sağlamıştır.Greywater which is defined wastewater coming from all urban areas except any input from toilets constitute the largest fraction of the total domestic water consumption. As greywater is less contaminated by nutrients, inorganics, hazardous organic substances and heavy metals, it is a great potential for saving water resources. As a result, a number of treatment technologies to treat and reuse greywater have been studied extensively. Recently, ferrate (VI) becomes an innovative and effective technology for the treatment of any wastewater. This study firstly targeted to investigate electrochemical Fe (VI) synthesis, influencing parameters and its stability conditions. Secondly, applicability of ferrate (VI) to treat greywater from different sources was investigated. Degradation of micropollutants found in greywater samples by Fe (VI) was another target of the study. Density function theory based modelling of Redox Decomposition Processes of Ferrate (VI) ion and Pharmaceutics has been discussed. Consequently, electrochemical Fe (VI) synthesis was affected by current density, electrolyte concentration, temperature and electrolysis time. Reactor configuration was found to be efficient for electrochemical synthesis. Temperature, initial Fe (VI) concentration, type and concentration of electrolyte and pH affected the stability of Fe (VI) that is important for real scale applications. The study showed that Fe (VI) was a promising technology for greywater treatment and together with the degradation of pharmaceuticals. pH and Fe (VI) dose were influencing process parameters for greywater treatment and pharmaceutical removal. The results were satisfactory as up to 89% COD, 99.9% total coliform (TC) and 96% surfactant removal efficiencies were gained. Fe (VI) provided 63.7%, 80.89% and 99.97% removal efficiencies for Amoxicillin, Ciprofloxacin and Flurbiprofen, respectively.