Arsenic removal from drinking waters by electrocoagulation and filtration

Abstract

Bu çalışmada, içme sularından arsenik giderimi electrokoagülasyon (EK) işlemi ardından, filtrasyon işlemi kullanılarak araştırıldı. Kesikli elektrokoagülasyon deneyleri, laboratuvar ölçeğinde, güç kaynağına monopolar ve parallel bağlanmış düzenekte, elektrokoagülasyon reaktorü içine yerleştirilmiş demir elektrotları kullanılarak yürütülmüştür._x000B_Güçlü adsorpsiyon özelliği nedeniyle toksik olmayan ve kolayca bulunan demir plaka, elektrot materyali olarak kullandı. Ayrıca demir elektrodu kullanıldığında, pH aralığına bağlı olarak, elektokoagülasyon işlemi sırasında demir hidroksit, maghemit, magnetit, götit, lepidokrosit, pas gibi içme sularından arsenik gideriminde çokça kullanılan yan ürünler meydana gelir._x000B_Deneyler, pH 6 - 8 aralığında, başlangıç arsenik konsantrasyonu, temas süresi, akım, tuz varlığı, elektrot yüzey alanı ve arsenik oksidasyon durumlarının (As(III) ve As(V)) etkilerini belirlemek için yürütülmüştür._x000B_Elektrokoagülasyon sırasında oluşan flokları gidermek için kum filtresi kullanılmıştır ve filtrasyon işlemi sırasında, pH değişime ve diğer nedenlere bağlı olarak oluşan, fazla demir iyonlarını (ferrik, ferrus) gidermek için akvaryum pompasına bağlı difüzor (hava taşı) ile hava enjekte edilmiştir._x000B_Başlangıç arsenik konsantrasyonu ve elektrot yüzey alanının, arsenik giderimi için önemli bir etkisi yoktur. Akım ve temas süresi değişiminin, elektrokoagülasyon performansının kontrolü ve optimizasyonu için önemli olduğu gorülmüştür. Doğal arsenik kirliliğine sahip Izmir-Saşalı yeraltı suyu incelendiğinde ve arsenatla kirletilmiş çözeltilerle kıyaslandığında; As(III)`nin As(V) oksidasyonu nedeniyle arsenattan daha yavaş arsenik giderimi gözlemlenmiştir._x000B_Ek olarak, tuz eklenmesiyle daha büyük ve yoğun flokların (yeşil pas) oluşumu sağlandı. ICP-OES ile kalan arsenik ve demir konsantrasyonları tespit edilmiştir. EK deneylerinde yüzde doksan dokuz arsenik giderimi sağlanmıştır. Arsenic removal from drinking waters was investigated using Electrocoagulation (EC) process followed by filtration process in this study. Batch electrocoagulation experiments were performed in the laboratory scale using iron electrodes, which were placed horizontal in the electrocoagulation reactor and connected to a power supply in monopolar, parallel arrangement._x000B_Non-toxic and readily available iron plate was used as electrode material because of its strong adsorption affinity for arsenic. Moreover, when iron electrodes are used in EC process, depending on range of pH, it can generate by-products such as iron hydroxides, hematite, maghemite, magnetite, goethite, lepidocrocite, rust, which are widely used in arsenic removal from drinking waters._x000B_The experiments were carried out to investigate the effects of initial arsenic concentration, residence time, current, presence of salt, surface area of electrodes and oxidation states of arsenic (As(V) and As(III)) at pH 6-8._x000B_The sand filter was used to remove flocs, which were generated in EC. During the filtration process air was injected with the aquarium pump through air diffuser (air stone) to remove excessive iron species (ferric, ferrous) occurred in EC depending on pH changing and other factors._x000B_The initial arsenic concentration and the electrode surface area had no significant effect on arsenic removal. It was observed that the changing of current and residence time are significant for optimizing and controlling of EC performance. When natural contaminated groundwater (As(III) ) in Sasali-Izmir was investigated and compared with arsenate (As(V) ) contaminated solutions, slower removal then arsenate removal was observed due to oxidation As(III) to As(V)._x000B_As well, with addition of salt, bigger and dense flocs (green rust) formation was obtained. The residual arsenic and iron concentrations were determined by ICP-OES. The ninety nine percentage of arsenic removal was achieved in the EC experiments.