Batık Membran Fotoreaktör

İleri Oksidasyon Prosesleri, Atıksu ve İçme sularının dezenfeksiyonu ve arıtılmasında kullanılan en yeni yöntemlerden biridir. Özellikle katalist madde olarak titanyum dioksitin kullanıldığı ve foton kaynağı olarakda Güneş yada UV ışınlarının kullanıldığı pek çok sistem özellikle son yıllarda artan bir hızla tasarlanmaktadır. Bu yazıda kısaca Batık Membran Tipi Fotoreaktörlere değinmeye çalışacağım.

Hibrid fotokatalitik membran reaktörler genellikle Fotokatalitik membran reaktörler olarak bilinirler(PMR). Membran sistemler hibrid prosesler oldukları için fotokatalitik reaktörlerle çeşitli şekillerde kullanılabilirler. Batık tasarlanmış membran reaktörlerde iki farklı reaksiyon tabakası bulunur. Reaktör içerisindeki TiO2 içeren bölme hareketli bir parçadır ve çıkarılabilir. Eski tasarımlarda fotokatalist maddeler membran üzerinde bulunabildikleri gibi reaksiyon suyunda askıda halde de bulunabilirler.

Batık membran reaktörler fotokatalist madde kaybı olmadan sürekli olarak çalıştırılabilirler. Aynı zamanda su seviyesi kontrol edilebilir. Reaksiyon suyu içerisindeki farklı organik maddeler batık membran bariyerine çarparak buradaki fotakatalitik destekli sistemde okside edilirler.

Fotokatalitik maddelerin immobolize halde bulunduğu batık membranlarda fotokatalitik reaksiyonlar membran yüzetinde ya da membran içerisindeki porlarda gerçekleşir. Çıkış suyunda hedeflenen koloidal madde büyüklüğüne göre Mikrofiltrasyon ya da nanofiltrasyon sistemleri kullanılabilir. 0.1-5 mikrometre arası çaplardaki koloidal maddelerde mikrofiltrasyon kullanılır. Daha önce kullanılan immobolize batık reaktörlerde süspanse batık reaktörlere göre daha yüksek verimde kontaminant madde oksidasyonu yapıldığı raporlanmıştır. Ancak bununla birlikte UV ışığı ve hidroksil radikalleri ile birlikte aynı zamanda membran zarı yapısınıda da şiddetli bozulmalar olabildiği rapor edilmiştir. Bu sebepten dolayı fotokatalitik maddelerin süspanse halde bulunduğu sistemlerin kullanımının daha yararlı olacağı belirtilmiştir.

Bu tarz batık membran reaktörler ile su fazı içerisinde okside edilebilecek maddeler litaratürde şöyle sıralandırılmıştır; fulvik asitler, boyalar, fenoller ayrıca gri sular ve nehir sularıda bu sistemler arıtılabilirler.

Bu tarz sistemlerdeki önemli sorunlarda biri filtrasyon basıncıdır. Bu sorun filtrasyon hızını ve işletme maliyetlerinide etkilemektedir. Küçük boyutlarda fotokatalist maddelerin kullanımının işletme maliyetlerini arttırdığı bilinmektedir. Hem MF hemde UF membarn filtrasyonunda çok küçük çaplı katalist madde kullanımı filtre kirlenmesine ve filtrenin yeniden kullanımının zorlaşmasına sebep olmaktadır. Fu ve arkadaşları (2006) membran gözeneklerinde tıkanmaya neden olmayan ve daha uzun ömürlü membran kullanılmasına sağlayan küresel TiO2 parçacıkların kullanılması önermektedirler. Ayrıca yüzey yükleri özellikleri ilede katalist parçacıklarının membran yüzeylerini tıkaması engellenebilir. Xi and Geissen (2001) izoelektrik noktadaki TiO2’ leri çeşitli pH’ larda çapraz akışlı MF’ da kullandıklarında düşük bir akış meydana geldiğini gözlemlemişlerdir. TiO2’ nin koagulasyonu ve flokülasyonu pH tarafından kontrol edilir, buda akıyı etkiler. Bu işletim sorunu TiO2’ nin uygun izoelektrik noktasında PH’ ı sabitlemek için uygun elektrolitlerin suya eklenmesi ile giderilir.

Uygulama alanındaki farklılıklar, kullanılan ışık kaynağı ve miktarı ile fotokatalist maddelerin kullanım şekline bağlı olarak çeşitli tiplerdeki fotokatalist reaktörler kullanım alanı bulabilmektedirler.