BEYAZ ÇÜRÜKÇÜL FUNGUSLAR İLE TEKSTİL BOYARMADDELERİN RENGİNİN GİDERİMİ Sevil PİLATİN

BEYAZ ÇÜRÜKÇÜL FUNGUSLAR İLE TEKSTİL BOYARMADDELERİN

RENGİNİN GİDERİMİ Sevil PİLATİN

DOKTORA TEZİ BİYOLOJİ Anabilim Dalı

Aralık 2004

DECOLARIZATION OF

TEXTILE DYES BY WHITE-ROT FUNGI

Sevil PİLATİN

Ph.D. THESIS Department of BIOLOGY

December 2004

RENGİNİN GİDERİMİ

Sevil PİLATİN

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Lisansüstü Yönetmeliği Uyarınca

Biyoloji Anabilim Dalı Genel Biyoloji Bilim Dalında

DOKTORA TEZİ Olarak Hazırlanmıştır

DANIŞMAN: Yrd.Doç.Dr. Buket KUNDUHOĞLU

Aralık 2004

TEŞEKKÜR

Çalışmamda bilgi ve deneyimlerini benimle paylaşan, tecrübeleri ile bana yol gösteren değerli hocam Yrd. Doç. Dr. Buket KUNDUHOĞLU’na en içten teşekkürlerimi sunarım.

Çalışmalarım süresince bana her zaman destek olan değerli hocam Bölüm Başkanımız Prof. Dr. Yalçın ŞAHİN’ e sonsuz teşekkür ederim.

Yine çalışmalarım esnasındaki her türlü yardımlarından dolayı Prof. Dr. Nazif KOLANKAYA’ya teşekkür ederim.

Tezimin deneysel aşamalarında bana yardımcı olan sevgili arkadaşlarım Kimya Bölümünden Dr. Ebru BİRLİK, Biyoloji Bölümünden Arş. Gr. Ahmet ÇABUK, Uzman Biyolog Gül ERGİNBAŞ, Uzman Biyolog Fatma BİLGİLİ ve Uzman Biyolog Hasan KÖSTEKÇİ’ ye teşekkür ederim.

Ayrıca tezimin hazırlanmasında emeği geçen Arş. Gr. Tuğrul ÖNTÜRK’ e teşekkür ederim.

Tez çalışmalarım süresince bana olan destek, sabır ve özverilerinden dolayı Aileme sevgi dolusu teşekkürlerimi sunarım.

.

İÇİNDEKİLER

Sayfa

ÖZET ... v

SUMMARY ... vi

TEŞEKKÜR ... vii

ŞEKİLLER DİZİNİ... xii

ÇİZELGELER DİZİNİ... xvi

İÇİNDEKİLER 1. GİRİŞ ... 1

2. GENEL BİLGİLER ... 2

2.1. Tekstil Endüstrisinde Kullanılan Boyarmaddeler... 2

2.1.1. Boyarmaddelerin sınıflandırılması ... 2

2.1.1.1. Kimyasal yapılarına göre boyarmaddeler... 3

2.1.1.2. Boyama özelliklerine göre boyarmaddeler... 6

2.1.1.3. Boyarmaddelerin çözünürlüklerine göre sınıflandınlması... 9

2.2. Tekstil Endüstrisi Atıksularının Arıtım Teknolojileri ... 10

2.2.1. Tekstil atık sularında renk giderme yöntemleri ... 11

2.2.1.1.Kimyasal yöntemler... 12

2.2.1.2. Fiziksel Yöntemler ... 17

2.2.1.3. Biyolojik Yöntemler ... 19

2.2.2. Tekstil atık sularının karakterizasyonu... 22

2.2.3. Boya içeren atıksuların arıtımında mikroorganizmaların kullanımı... 24

2.2.4. Tekstil Endüstrisinde Kullanılan Boyarmaddelerin Çevre Ve Canlılar Üzerindeki Olumsuz Etkileri ... 26

İÇİNDEKİLER (devam)

Sayfa

2.2.5. Dekolorizasyonla İlgili Yapılmış Bazı Çalışmalar ... 27

2.2.6. Fungusların biyoteknolojik açıdan önemi ... 28

2.2.6.1.Beyaz çürükçül fungusların biyoteknolojide kullanımı... 29

3. MATERYAL VE METODLAR... 32

3.1. Materyal ... 32

3.1.1. Boyarmaddeler... 32

3.1.2. Beyaz Çürükçül Mantarlar... 34

3.1.3. Besiyerleri ve Çözeltiler ... 34

3.1.3.1. Besiyerleri... 34

3.1.3.2. Çözeltiler... 36

3.2. Metodlar... 36

3.2.1. Boyarmadde konsantrasyonun belirlenmesi ... 36

3.2.1.1. Spektrum ölçümü... 36

3.2.1.2. Dekolorizasyon ortamlarındaki Boyarmadde konsantrasyonunun belirlenmesinde kullanılan kalibrasyon eğrilerinin oluşturulması... 37

3.2.2. Beyaz çürükçül mantarların dekolorizasyon çalışmaları için hazırlanması: 37 3.2.3. Dekolorizasyon çalışmalarında kullanılan biyomasın üretimi: ... 37

3.2.4. Dekolorizasyon çalışmaları ... 38

3.2.5. Kuru Ağırlık Tayini ... 38

3.2.6 İstatistik Analizleri... 38

3.2.7. “ Brine-Shrrimp Toxicity ” Tekniğiyle Bileşiklerin Toksisitelerinin Belirlenmesi ... 39

3.2.7.1. Bileşiklerin Hazırlanması ... 39

3.2.7.2. Artemia salina larvalarının hazırlanması... 39

3.2.7.3. Testin Yapılışı... 39

4. BULGULAR... 41

4.1 Dekolorizasyon Yeteneğine Sahip Beyaz Çürükçül Mantarların İzolasyonu ... 41

İÇİNDEKİLER (devam)

Sayfa

4.2 Dekolorizasyon Çalışmalarında Kullanılan Boyarmaddelere Ait Kalibrasyon

Eğrileri ... 41

4.3 Boyarmaddelerin Dekolorizasyon Yüzdeleri ... 45

4.4 Dekolorizasyon için optimum koşulların belirlenmesi... 46

4.4.1 Dekolorizasyon için optimum pH’ ın belirlenmesi ... 46

4.4.1.1 P. chrysosporium için optimum pH miktarı ... 47

4.4.1.2 T. versicolor için optimum pH miktarı ... 50

4.4.1.3. P. sajor-caju için optimum pH miktarı... 53

4.4.2 Dekolorizasyon için optimum inokulum konsantrasyonunun belirlenmesi .. 56

4.4.2.1. P. chrysosporium için optimum inokulum konsantrasyonu ... 57

4.4.2.2. T. versicolor için optimum inokulum konsantrasyonu ... 60

4.4.2.3. P. sajor-caju için optimum inokulum konsantrasyonu... 62

4.4.3. Dekolorizasyon için optimum çalkalama hızının belirlenmesi ... 64

4.4.3.1. P. chrysosporium için optimum çalkalama hızı ... 65

4.4.3.2. T. versicolor için optimum çalkalama hızı ... 68

4.4.3.3. P. sajor-caju için optimum çalkalama hızı... 70

4.4.4. Dekolorizasyon için optimum boya konsantrasyonunun belirlenmesi ... 73

4.4.4.1. P. chrysosporium için optimum boya konsantrasyonu... 73

4.4.4.2. T. versicolor için optimum boya konsantrasyonu... 76

4.4.4.3. P.sajor-caju için optimum boya konsantrasyonu ... 78

4.4.5. Dekolorizasyon için optimum sıcaklığın belirlenmesi ... 82

4.4.5.1. P.chrysosporium için optimum sıcaklık ... 82

4.4.5.2. T. versicolor için optimum sıcaklık ... 86

4.4.5.3. P.sajor-caju için optimum sıcaklık... 90

4.4.6. Beyaz çürükçül funguslarla optimizasyon koşullarında tekstil boyalarının dekolorizasyondan önce ve sonraki durumları ... 95

4.4.6.1. Phanerocheate chrysosporium ... 95

4.4.6.2. Trametes versicolor (M96) ... 99

İÇİNDEKİLER (devam)

Sayfa

4.4.6.3 Pleurotus sajor-caju ... 103 4.4.7. Bileşiklerin “Brine-Shrimp Toxicity Assay” Yöntemiyle Belirlenmiş

Toksisite Değerleri... 107

5. TARTIŞMA ve SONUÇ ... 108

6. KAYNAKLAR DİZİNİ ... 116

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil

Şekil 1. Blue 49’a ait kalibrasyon eğrisi 41

Şekil 2. Orange 12’ye ait kalibrasyon eğrisi 42

Şekil 3. Orange 13’e ait kalibrasyon eğrisi 42

Şekil 4. Red 31’e ait kalibrasyon eğrisi 43

Şekil 5. Black 5’e ait kalibrasyon eğrisi 43

Şekil 6. RBBR’ye ait kalibrasyon eğrisi 44

Şekil 7. Karışım boya çözeltisine ait kalibrasyon eğrisi 44 Şekil 8. P. chrysosporium’un pH 3,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 48 Şekil 9. P. chrysosporium’un pH 4,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 48 Şekil 10. P. chrysosporium’un pH 5,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 49 Şekil 11. P. chrysosporium’un pH 6,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 49 Şekil 12. T. versicolor (M96)’ın pH 3,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 51 Şekil 13. T. versicolor (M96)’ın pH 4,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 51 Şekil 14. T. versicolor (M96)’ın pH 5,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 52 Şekil 15. T. versicolor (M96)’ın pH 6,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 52 Şekil 16. P. sajor-caju’nun pH 3,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 54 Şekil 17. P. sajor-caju’nun pH 4,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 54 Şekil 18. P. sajor-caju’nun pH 5,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 55 Şekil 19. P. sajor-caju’nun pH 6,5’ta zamana bağlı dekolorizasyonu 55 Şekil 20. P. chrysosporium’un inokulum konsantrasyonu 5 ml 59 Şekil 21. P. chrysosporium’un inokulum konsantrasyonu 25 ml 59 Şekil 22. P. chrysosporium’un inokulum konsantrasyonu 50 ml 59 Şekil 23. T. versicolor (M96)’ın inokulum konsantrasyonu 5 ml 61 Şekil 24. T. versicolor ( M96)’ nın inokulum konsantrasyonu 25 ml 61 Şekil 25. T. versicolor (M96)’ nın inokulum konsantrasyonu 50 ml 61 Şekil 26. P. sajor-caju’nun inokulum konsantrasyonu 5 ml 63 Şekil 27. P. sajor-caju’nun inokulum konsantrasyonu 25 ml 63 Şekil 28 P. sajor-caju’nun inokulum konsantrasyonu 50 ml 63

ŞEKİLLER DİZİNİ (devam)

Şekil Sayfa

Şekil 29. P. chrysosporium’un çalkalama hızı 100 rpm 67

Şekil 30. P. chrysosporium’un çalkalama hızı 150 rpm 67

Şekil 31. P. chrysosporium’un çalkalama hızı 200 rpm 67

Şekil 32. T. versicolor (M96)’ın çalkalama hızı 100 rpm 69 Şekil 33. T. versicolor (M96)’ın çalkalama hızı 150 rpm 69 Şekil 34. T. versicolor (M96)’ın çalkalama hızı 200 rpm 69

Şekil 35. P. sajor-caju’nun çalkalama hızı 100 rpm 71

Şekil 36. P. sajor-caju’nun çalkalama hızı 150 rpm 71

Şekil 37. P. sajor-caju’nun çalkalama hızı 200 rpm 71

Şekil 38. P. chrysosporium’un boya konsantrasyonu 25 mg/l 75 Şekil 39. P. chrysosporium’un boya konsantrasyonu 50 mg/l 75 Şekil 40. P. chrysosporium’un boya konsantrasyonu 100 mg/l 75 Şekil 41. T. versicolor (M96)’ın boya konsantrasyonu 25 mg/l 77 Şekil 42. T. versicolor (M96)’ın boya konsantrasyonu 50 mg/l 77 Şekil 43. T. versicolor (M96)’ın boya konsantrasyonu 100 mg/l 77 Şekil 44. P. sajor-caju’nun boya konsantrasyonu 25 mg/l 80 Şekil 45. P. sajor-caju’nun boya konsantrasyonu 50 mg/l 80 Şekil 46 P. sajor-caju’nun boya konsantrasyonu 100 mg/l 80 Şekil 47. P. chrysosporium’un inkübasyon sıcaklığı 25 °C 84 Şekil 48. P. chrysosporium’un inkübasyon sıcaklığı 30 °C 84 Şekil 49. P. chrysosporium’un inkübasyon sıcaklığı 35 °C 85 Şekil 50. P. chrysosporium’un inkübasyon sıcaklığı 40 °C 85 Şekil 51. T. versicolor (M96)’ın inkübasyon sıcaklığı 25 °C 88 Şekil 52. T. versicolor (M96)’ın inkübasyon sıcaklığı 30 °C 88 Şekil 53. T. versicolor (M96)’ın inkübasyon sıcaklığı 35 °C 89 Şekil 54. T. versicolor (M96)’ın inkübasyon sıcaklığı 40 °C 89 Şekil 55. P.sajor-caju’ nun inkübasyon sıcaklığı 25 °C 91 Şekil 56. P.sajor-caju’ nun inkübasyon sıcaklığı 30 °C 91 Şekil 57. P.sajor-caju’ nun inkübasyon sıcaklığı 35 °C 92

ŞEKİLLER DİZİNİ (devam)

Şekil

sonraki durumu. 95

Şekil 60. Orange 12 tekstil boyasının P. chrysosporium ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu 95

Şekil 61. Orange 13 tekstil boyasının P. chrysosporium ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu 96

Şekil 62. Red 31 tekstil boyasının P. chrysosporium ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu 96

Şekil 63. Black 5 tekstil boyasının P. chrysosporium ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu 97

Şekil 64. RBBR tekstil boyasının P. chrysosporium ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu 97

Şekil 65. Karışım Boya Çözeltisi boyasının P. chrysosporium ile dekolorizasyondan

önce ve sonraki durumu 98

Şekil 66. Blue 49 tekstil boyasının T. versicolor ile dekolorizasyondan önce ve sonraki

durumu 99

Şekil 67. Orange 12 tekstil boyasının T. versicolor ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu 99

Şekil 68. Orange 13 tekstil boyasının T. versicolor ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu 100

Şekil 69. Red 31 tekstil boyasının T. versicolor ile dekolorizasyondan önce ve sonraki

durumu 100

Şekil 70. Black 5 tekstil boyasının T. versicolor ile dekolorizasyondan önce ve sonraki

durumu 101

Şekil 71. RBBR tekstil boyasının T. versicolor ile dekolorizasyondan önce ve sonraki

durumu 101

Şekil 72. Karışım Boya Çözeltisi boyasının T. versicolor ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu 102

ŞEKİLLER DİZİNİ (devam)

Şekil Sayfa Şekil 73. Blue 49 tekstil boyasının P. sajor-caju ile dekolorizasyondan önce ve sonraki

durumu 103

Şekil 74. Orange 12 tekstil boyasının P. sajor-caju ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu 103

Şekil 75. Orange 13 tekstil boyasının P. sajor-caju ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu 104

Şekil 76. Red 31 tekstil boyasının P. sajor-caju ile dekolorizasyondan önce ve sonraki

durumu 104

Şekil 77. Black 5 tekstil boyasının P. sajor-caju ile dekolorizasyondan önce ve sonraki

durumu 105

Şekil 78. RBBR tekstil boyasının P. sajor-caju ile dekolorizasyondan önce ve sonraki

durumu 105

Şekil 79. Karışım Boya Çözeltisi boyasının P. sajor-caju ile dekolorizasyondan önce ve

sonraki durumu. 106

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge Sayfa Çizelge 1. Çeşitli tekstil atıksularının karakteristikleri 23 Çizelge 2. Boyama prosesinde en sık kullanılan yardımcı kimyasallar 24 Çizelge 3. Boyarmaddelerin dekolorizasyon yüzdeleri 45 Çizelge 4. Fungusların farklı pH içeren besiyerlerinde inkübasyondan önce

ve yedi gün sonra kuru ağırlık miktarları 56

Çizelge 5. Fungusların farklı konsantrasyonlarda inokulum içeren besiyerlerinde inkübasyondan önce ve yedi gün sonra kuru ağırlık

miktarları 64

Çizelge 6. Fungusların farklı çalkalama hızlarında boyarmadde içeren besiyerlerinde inkübasyondan önce ve yedi gün sonra kuru ağırlık

miktarları 72

Çizelge 7. Fungusların farklı konsantrasyonlarda boyarmadde içeren besiyerlerinde inkübasyondan önce ve yedi gün sonra kuru ağırlık

miktarları 81

Çizelge 8. Fungusların farklı sıcaklıklarda boyarmadde içeren besiyerlerinde inkübasyondan önce ve yedi gün sonra kuru ağırlık

miktarları 93

Çizelge 9. Boyaların Brine-Shrimp Toxicity Assay Testi Sonuçları ve LD50

değerleri. 107

1. GİRİŞ

Ülkemizde çevre sorunları ve buna paralel olarak sorunların çözümüne yönelik çalışmalar giderek artmaktadır. Hızlı nüfus artışı, plansız kentleşme, arıtma tesisi gibi ek üniteleri içermeyen sanayi bölgeleri benzeri birçok nedenden dolayı günümüzde çevre sorunu ile karşılaşmaktayız. Giderek artan miktarda doğaya terk edilen bu maddeler, canlı hayatının temel taşlarından olan su, hava ve toprakta ciddi problemlere yol açmaktadır.

Son yıllarda su kirliliği kontrolü büyük önem kazanmıştır. Alıcı su kaynaklarına verilen boyarmaddeler organik yük olarak bu kirliliğin küçük bir kısmını oluşturmaktadır; ancak alıcı ortamda çok düşük konsantrasyonlarda boyarmadde bulunması bile estetik açıdan istenmeyen bir durumdur. Bu nedenle boyarmadde içeren tekstil endüstrisi atık sularından renk giderim prosesleri ekolojik açıdan önem kazanmaktadır.

Tekstil atık suları içerdikleri çok değişik kimyasallardan ve özellikle de boyar maddelerden dolayı arıtılması zor olan endüstriyel atık sulardan birisidir. Arıtmada en önemli sorun bu atık suların içerdiği boyarmaddelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Atık sularda renk giderimi yapılmadan alıcı ortamlara verilen bu atık sular önemli çevre problemlerine neden olmaktadır.

Günümüzde boyarmaddelerin giderimi büyük oranda fiziksel ve kimyasal yöntemlerle gerçekleştirilmektedir. Ancak bu yöntemlerin maliyeti oldukça yüksektir ve ortaya çıkan büyük miktardaki konsantre çamurun yok edilmesi problemlere neden olmaktadır.

Bu nedenle büyük hacimli atık sulardaki boyarmaddelerin etkili ve ekonomik bir şekilde giderilmesi için biyolojik sistemler gibi alternatif yöntemlere gereksinim vardır.

2. GENEL BİLGİLER

2.1. Tekstil Endüstrisinde Kullanılan Boyarmaddeler

Boyalar endüstrilerde boyama ve baskı işlemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Dünya çapında yıllık olarak 7x10⁵ ton ve yaklaşık 10.000 farklı boya ve pigment üretilmektedir, bunların yaklaşık % 10’u endüstriyel atıklar içerisine karışmaktadır (Vaidya ve Datye, 1982). Ticari boyalar renk bakımından büyük çeşitlilik gösterir; ışığa, sıcaklığa, arıtıma ve mikrobiyal parçalanmaya oldukça dirençlidirler. Her nekadar endüstri atıklarındaki boyalar çevresel sorunlara neden olsa da bunlar toksik değillerdir. Bununla birlikte azo grubu boyarmaddeler boyaları çevreye verildiklerinde anaerobik koşullarda karsinojenik aminlere parçalanırlar. Boyaları dekolorize etmek için aerobik bakteri ırkları geliştirmeye yönelik çalışmalar ise sıklıkla boyalar üzerinde hızlı dekolorizasyon kapasitesi gösteren çok spesifik organizmaların ortaya çıkarılmasıyla sonuçlanmaktadır (Kulla, 1981).

2.1.1. Boyarmaddelerin Sınıflandırılması

Boyarmaddeler çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir. Sınıflandırmada kimyasal yapı, boyama özellikleri, çözünürlük, kullanılış yerleri gibi çeşitli karakteristikler göz önüne alınabilir (Başer ve İnanıcı, 1990).

Boyarmaddelerin kimyasal yapılarına göre sınıflandırılması (Başer ve İnanıcı, 1990):

1. Azo boyarmaddeler

2. Nitro ve nitrozo boyarmaddeler 3. Polimetin boyarmaddeler 4. Arilmetin boyarmaddeler 5. Aza annulen boyarmaddeler 6. Karbonil boyarmaddeler 7. Kükürt boyarmaddeler

Boyarmaddelerin boyama özelliklerine göre sınıflandırılması (Bozdoğan, 1984):

1. Küpe boyarmaddeleri 2. Direkt boyarmaddeler 3. Reaktif boyarmaddeler 4. Dispers boyarmaddeler 5. Asit boyarmaddeler 6. Bazik boyarmaddeler

Boyarmaddelerin çözünürlüklerine göre sınıflandırılması (Başer ve İnanıcı, 1990):

1. Suda çözünen boyarmaddeler a. Anyonik boyarmaddeler b. Katyonik boyarmaddeler c. Noniyonik boyarmaddeler

2. Suda çözünmeyen boyarmaddeler

2.1.1.1. Kimyasal Yapılarına Göre Boyarmaddeler 1. Azo boyarmaddeler

Organik boyarmaddelerin en önemli sınıfını oluşturan azo boyarmaddelerinin sayısı oldukça fazladır. Küpe ve kükürt boyarmaddeleri dışında, diğer tüm boyama yöntemlerinde kullanılan boyarmaddelerin yapısında azo grubu bulunur. Bunlar, yapılarındaki kromofor grup olan azo (-N=N-) grubu ile karakterize edilir. Burada, gruptaki azot atomları, sp² hibritleşmesi ile karbon atomlarına bağlanır.

Azo grubuna bağlanan karbon atomlarından biri aromatik (benzen, naftalin ve türevIeri) veya heterosiklik halka, diğeri ise enolleşebilen alifatik zincire bağlı bir grup olabilir. Bu nedenle molekülde en az bir aril grubu bulunur. Azo boyarmaddelerini genel olarak Ar-N=N-R şeklinde formüllendirebiliriz. Burada; R: aril, heteroaril veya enolleşebilen bir alkil grubudur.

Alifatik grup içeren azo boyarmaddelerinin renk şiddetleri düşüktür. Renk tonları geniş bir spektruma sahiptir. Doğal boyarmaddelerin hiçbirinde azo grubuyla

karşılaşılmaz. Bu sınıf boyarmaddelerin hepsi sentetik olarak elde edilirler.

Sentezlerinin sulu çözelti içinde ve basit olarak gerçekleştirilmesi ve başlangıç maddelerinin sınırsız olarak değiştirilebilmesi çok sayıda azo boyarmaddesinin elde edilmesine olanak sağlamaktadır (Başer ve İnanıcı, 1990).

Azo boyaları en yaygın olarak üretilen ve kullanılan sentetik boyalardandır, ve su da yüksek çözünürlükleri ve düşük degrabiliteleri nedeniyle en problemli bileşikler olarak tanımlanmaktadırlar (Young ve Yu,1997).

2. Nitro ve nitrozo boyarmaddeler

Bu sınıf boyarmaddeler kimyasal yapılarında nitro veya nitrozo grubu ile birlikte elektron verici grup içerirler. Nitro veya nitrozo grubu ile elektron verici grup birbirlerine göre orta konumda bulunurlar.

Nitrozo boyarmaddelerinde, fenol veya naftoller HNO2 ile muamele edilirse nitrozolanır. Nitrozo bileşikleri tautomeriktir. Nitrozo bileşikleri diğer boyarmaddelerin sentezinde de kullanılırlar. Yalnız başlarına hiçbiri boyarmadde özelliği taşımazlar.

Orto-nitrozo bileşikleri kompleks oluşturucu karaktere sahiptir. Ağır metal tuzları ile meydana getirdikleri kompleksler boyarmadde özelliği gösterirler. Hidroksi nitrozo bileşikleri ve ağır metal tuzlarının verdiği kompleksler pigment veya (eğer başlangıç maddesi sulfon grubu taşıyorsa) asit boyarmadde karakterine sahiptir. 1-nitrozo-2- naftol'ün Fe⁺² ile kompleksi (Pigmentgrün B) ışık hassaslığının iyi olması nedeniyle duvar kağıdı ve badana boyasında kullanılır. 1-nitrozo-2-naftol-6-sulfon asidin demir kompleksinin sodyum tuzu Naftolgrün B olup bu, yün, ipek ve kağıt boyanmasına uygundur. Ayrıca bu boyarmadde, donuk rengi ve ucuzluğu nedeniyle askeri kamuflaj boyarmaddesi olarak da kullanılır (Başer ve İnanıcı, 1990).

3. Polimetin boyarmaddeler

Polimetin boyarmaddeleri renkli bileşikler arasında büyük bir grup oluştururlar. Yapısındaki q yüküne göre polimetin boyarmaddelerini sınıflandırmak mümkündür. Eğer q pozitif ise katyonik, negatif ise anyonik, yüksüz ise nötral polimetin boyarmaddeleri olarak adlandırılır (Başer ve İnanıcı, 1990).

4. Arilmetin boyarmaddeler

Arilmetin boyarmaddelerinin genel formülleri Ar-X=Ar şeklinde gösterilebilir.

Bu formülde X, -CH= veya -N= olabilir. X'in -CH= olduğu durumlarda bu bileşiklere diarilkarbonyum, -C (Ar) = şeklindekilere ise triarilkarbonyum bileşikleri adı verilir. Bu grup -N= ise, aza türevidir. Bütün arilmetin boyarmaddelerinde ve bunların aza analoglarında X'le gösterilen bu grup absorpsiyon sisteminin temel parçasıdır. Bu tür boyarmaddelerin sayısız reaksiyonları bu grubun elektrofilik özelliğine dayanır (Başer ve İnanıcı, 1990).

5. Aza annulen boyarmaddeler

Kapalı bir sistemin aromatik yapıya sahip olup olmadığı moleküler orbital teorisinde Huckel kuralına göre (4n+2) 7t elektonlarının sayısı ile belirlenir. n= l, 2, 3, gibi bir tamsayı ise 6, 10, 14, 18, 22 elektronlu sistemler aromatik olabilir. Ancak aromatikliğin gerçekleşebilmesi için bu sayıdaki elektronların bulunduğu sistemin elektronlarının bir düzlemde bulunması ve delokalize olması gerekir. Ardı ardına C=C ve C-C bağlarından oluşan bir monosiklik halka [n] annulen olarak da adlandırılabilir.

Örneğin; bu adlandırmaya göre benzen, annulen olarak da adlandırılabilir. [n], π elektronlarının sayısını belirtir. Bu boyarmadde sınıfı, 18 π elektronlu ve konjuge durumda çift bağları olan halkalı bir renk verici yapıya sahiptir. Annulen tipi boyarmaddelerin en önemlileri olarak, kanın ve yeşil yapraklıların boyarmaddeleri ile ftalosiyanin boyarmaddelerini sayabiliriz (Başer ve İnanıcı, 1990).

6. Karbonil boyarmaddeler

Molekül yapısında konjuge çift bağlar ve bunlara konjuge durumda en az iki karbonil grubu içeren bileşiklere karbonil boyarmaddeleri adı verilir. İndigo ve antrakinon yapısında olmak üzere iki alt sınıfa ayrılır (Başer ve İnanıcı, 1990).

7. Kükürt boyarmaddeler

Aromatik aminlerin, fenollerin, kükürt ve sodyum sülfür veya sodyum polisülfür ile reaksiyonundan meydana gelen, suda çözünmeyen, makromolekül yapılı ve renkli organik bileşikler kükürt boyarmaddeleri olarak adlandırılırlar. Bm-S-S-Bm

şeklinde sembolize edilebilirler. Bu sınıf boyarmaddeler, bazik ortamda Na2S ile kaynatılırsa, disülfür grupları (… S-S-…), merkapto gruplarına ( …S^-Na⁺) dönüşerek suda çözünen leuko bileşikleri oluşturur. Oluşan bileşiğin substantif karakteri yüksektir ve elyaf tarafından çekilebilir. Elyafa çekilen monomer molekülleri, yıkamadan sonra havanın oksijeni ile yükseltgenerek, elyaf içinde suda çözünmeyen başlangıç şekline dönüşürler. Bu davranışları ile küpe boyarmaddelerine benzerler. Bunlardan farkları, kullanılan indirgen maddedir. Küpe boyacılında pahalı bir madde olan sodyum ditiyonit, kükürt boyacılında ise Na₂S kullanılır (Başer ve İnanıcı, 1990).

2.1.1.2. Boyama Özelliklerine Göre Boyarmaddeler 1- Küpe Boyarmaddeler:

Suda çözünmezler, fakat alkali sodyum ditiyonitte çözünerek, sonra yeniden boyaya oksitlenebilen bileşiklere indirgenirler. İndirgenmiş ve çözünür özellik kazanmış bu bileşikler çoğunlukla beyaz ve renksiz olduklarından "leuko" bileşikleri olarak adlandırılırlar ve bu durumda gerek hayvansal gerek bitkisel lifleri kolayca boyarlar.

Küpe boyaları, özellikle pamuk boyamacılığında kullanılırlar. İndigo ve indantren mavisi gibi (Erdik ve ark., 1998).

2- Direkt Boyarmaddeler:

Direkt boyarmaddeler genellikle sulfonik asitlerin, bazen de karboksilli asitlerin sodyum tuzlarıdır. Yani renkli kısmı oluşturan iyon anyon şeklindedir. Pek çoğu yapı bakımından azo boyarmaddeleri grubuna girer. Selülozik elyafa doğrudan doğruya bağlanabilirler. Direkt boyarmaddeler ucuzlukları, boyama işlemlerinin çok basit oluşu ve boyama sırasında elyafın yıpranmaması gibi üstünlükleri nedeniyle önemlerini korumaktadırlar. Genellikle, selulozik elyafın boyanmasında kullanılan bu boyarmaddelerin bazıları kağıt, deri, yün, ipek, naylon ve bazıları elyafın boyanmasında da kullanılır (Bozdoğan, 1984).

3- Reaktif Boyarmaddeler:

Suda çözünen boyarmaddeler grubuna girmektedir. Bütün boya sınıfları içinde reaktif boyarmaddeler, kumaş ile kovalent bağ oluşturmak üzere dizayn edilmiş tek renklendiricilerdir. Reaktif boyalar azo, antrakinon ve triarilmetan gibi kromoforik

(renk yapıcı) gruplar ve liflerle kovalent bağ oluşturan vinil sulfon, klorotriazin, trikloropirimidin ve diflorokloropirimidin gibi reaktif gruplara sahiptir (Zollinger, 1987). Reaktif boyalar tekstil boyaları içinde özellikle pamukların boyanmasında olmak üzere önemli bir yer tutarlar. Reaktif boyaların yaklaşık %80'i azo kromojen bazlıdır (Zollinger, 1991). Dünya çapında pamuk kullanımının artmasının bir sonucu olarak reaktif azo boyaların kullanımı da artmıştır. Azo reaktif boyalar en fazla renk ve yapı çeşitliliğine sahip olan sentetik boya grubudur (Sumathi and Manju, 2000). Azo boyalar bir veya daha fazla azo bağı (-N=N-) içermeleri ile karakterize edilirler ve üretilen yıllık boya miktarının yarısından fazlasını teşkil ederler. 1994 yılı için dünya çapındaki miktar bir milyon ton olarak hesaplanmıştır. Günümüzde tekstil ürünleri, deri, plastikler, kozmetik ürünleri ve gıda maddeleri gibi çeşitli materyalleri boyamak amacıyla kullanılan 2000 kadar farklı azo boya bulunmaktadır (Zollinger, 1991). Azo grubu içerdiği bilinen tek bir doğal ürün (4,4'- dehidroksiazobenzen) vardır. Bu nedenle endüstriyel olarak üretilen azo boyaların tümü ksenobiyotik bileşiklerdir. Dolayısıyla bu boyaların geleneksel aerobik kanalizasyon arıtım tesislerinde biyolojik parçalanmaya karşı çoğunlukla direnç göstermeleri şaşırtıcı değildir (Pagga and Brown, 1986). Azo boyaların biyolojik parçalanmaya dirençli oluşu, akarsu ve yeraltı sularının ciddi bir şekilde bu boyalar ile kontamine olmasına neden olmaktadır. Anyonik ve noniyonik boyalarda kromoforlar çoğunlukla azo grubudur veya antrakinon tipidir. Aromatik yapıları nedeniyle antrakinon bazlı boyalar parçalanmaya karşı daha dirençlidir. Bu nedenle atık sularda daha uzun süre renkliliğe neden olurlar (Fu and Viraraghavan, 2001).

Reaktif boyarmaddeler elyaf ile kimyasal reaksiyona girerek kovalent bağ meydana getirdiklerinden elde edilen boyamanın yıkamaya karşı mukavemeti oldukça yüksektir. Reaktif boyarmaddeler selülozik elyafın boya ve baskısında kullanılan çok önemli bir boyarmadde grubudur. Ayrıca çok fazla olmamakta birlikte yün, ipek, naylon ve deri boyamada da kullanılır. Piyasadaki reaktif boyarmaddeler verim, çözeltideki stabilite, özel şartlar altında boyarmadde/elyaf bağının dayanıklılığı bakımından çok farklıdır (Bozdoğan, 1984).

4- Dispers Boyarmaddeler:

Dispers boyarmaddeler amino ve hidroksil grupları ihtiva eden, düşük molekül ağırlıklı bileşiklerdir. Boyama esnasında, elyaf ile boyarmaddedeki amino ve hidroksil grupları arasında hidrojen bağları meydana gelmekte ve dolayısıyla Van der Wals kuvvetleri önemli rol oynamaktadır. Poliester elyaf hidrofob özellik gösterdiğinden büyük moleküllü boyarmaddeler elyaf içine kolay nüfuz edemezler. Bu nedenle poliesterin boyanmasında en çok kullanılan boyarmaddeler dispers boyarmaddelerdir (Bozdoğan, 1984).

5- Asit Boyarmaddeler:

Asit Boyarmaddeler de direkt boyarmaddeler gibi sulfonik asitlerin veya çok ender olarak karboksilli asitlerin sodyum tuzları şeklindedir. Renkli bileşen boyarmadde anyonudur. Asit boyarmaddeler protein elyafın boyanmasında kullanılan önemli bir boyarmadde sınıfıdır. Kimyasal yapı bakımından direkt boyarmaddelere benzeyenlerin birçoğu selülozu da gayet iyi boyar. Poliamid elyaf da kimyasal yapı bakımından proteinlere benzediği için asit boyarmaddelere karşı ilgisi fazladır. Asit boyarmaddeler, yün-yaprak, şerit, iplik ve kumaş olmak üzere üretimin her basamağında boyanabilir.

Boyanacak madde değiştiğinde boyama metodları da değişir (Bozdoğan, 1984).

6- Bazik Boyarmaddeler:

Bazik boyarmaddeler organik bazların klorü veya asetat tuzları şeklindedir. Yani renkli kısım katyondur. Bazik boyarmaddelerin en karakteristik özellikleri parlaklıkları ve renk şiddetleridir. Yün, ipek ve pamuk üzerinde ışığa ve yıkamaya karşı mukavemetleri çok düşüktür. Bugün reaktif boyarmaddeler ile pamuk üzerinde oldukça parlak renkler elde edilebildiğinden, bazik boyarmaddeler pamuk boyacılığında önemini kaybetmiştir. Ancak poliakrilonitril üzerinde ışığa mukavemetleri iyi olduğundan, orlon boyanmasında geniş ölçüde kullanılır (Bozdoğan, 1984)

2.1.1.3. Boyarmaddelerin Çözünürlüklerine Göre Sınıflandınlması 1. Suda Çözünen Boyarmaddeler

Boyarmadde molekülü en az bir tane tuz oluşturabilen grup taşır.

Boyarmaddenin sentezi sırasında kullanılan başlangıç maddeleri suda çözünen grup içermiyorsa, bu grup boyarmadde molekülüne sonradan eklenerek de çözünürlük sağlanabilir. Ancak tercih edilen yöntem, boyarmadde sentezinde başlangıç maddelerinin iyonik grup içermesidir. Suda çözünebilen boyarmaddeler tuz oluşturabilen grubun karakterine göre üçe ayrılır (Başer ve İnanıcı, 1990).

a-) Anyonik boyarmaddeler

Suda çözünen grup olarak en çok sülfonik, kısmen de karboksilik asitlerin sodyum tuzlarını içerirler. Renk, anyonun mezomerisinden ileri gelir. Bu gruba örnek olarak asit ve doğrudan boyarmaddeleri verebiliriz (Başer ve İnanıcı, 1990).

b-) Katyonik boyarmaddeler

Moleküldeki çözünürlüğü, -NH₂ gibi bir bazik grup sağlar. Bazik gruplar, anorganik asitler veya organik asitlerle tuz oluşturmuş halde bulunur (Başer ve İnanıcı, 1990).

c-) Noniyonik boyarmaddeler

Bu boyarmadde moleküllerinde hem asidik hem de bazik gruplar bulunur.

Bunlar bir iç tuz oluştururlar. Boyama sırasında bazik veya nötral ortamda anyonik boyarmadde gibi davranış gösterirler (Başer ve İnanıcı, 1990).

2. Suda Çözünmeyen Boyarmaddeler

Tekstilde ve diğer alanlarda kullanılan ve suda çözünmeyen boyarmaddeleri çeşitli gruplara ayırmak mümkündür. Bunlar; substratta çözünen, organik çözücülerde çözünen, geçici çözünürlüğü olan, polikondenzasyon, elyaf içinde oluşturulan boyarmaddeler ve pigmentlerdir (Başer ve İnanıcı, 1990).

2.2. Tekstil Endüstrisi Atıksularının Arıtım Teknolojileri

Tekstil atıksularının deşarj sınırlarını sağlayacak şekilde arıtılması için genellikle birden fazla temel sürecin uygulanmasına gerek vardır. Bu süreçleri seçimi için, tesis ve işletme masrafları, arazi gereksinimi, atıksu özelliklerindeki değişikliklere karşın istenilen çıkış suyu kalitesinin sağlanması gibi hususlar göz önüne alınmalıdır.

Tekstil endüstrisinde kirletici bileşenlerin arıtılmasında kullanılan teknolojiler;

(Yusuf Y., 1998)

1. Askıda katı madde giderimi

• Izgaradan geçirme

• Çökeltme

• Filtrasyon

• Flotasyon

2. BOİ/KOİ azaltma yöntemleri

• Lagünler

• Aktif çamur

• Besi maddesi ilavesi

• Sabit yataklı biyolojik reaktörler -Damlatmalı filtreler

-Döner diskler

• Aktif karbon adsorbsiyonu

• Kimyasal pıhtılaştırma 3. Yağ ve gres giderme 4. Krom giderme 5. Renk giderme

6. Fenolik bileşiklerin giderilmesi

7. Fosfat azaltma 8. Azot azaltma 9. Çamur azaltma

2.2.1. Tekstil Atık Sularında Renk Giderme Yöntemleri

Geçmişte tekstil fabrikalarının atık sularının arıtılmasında genellikle belediye işletme sistemleri kullanılmaktaydı. Bununla birlikte bu sistemler temel olarak biyolojik aktivitelere dayanmaktaydı. Bu yüzden parçalanmaya dirençli sentetik boyaların ortadan kaldırılmasında çok etkili olmadıkları görülmüş, bunun için daha az duyarlı ancak daha etkili metodlar tekstil boyalarının ortadan kaldırılmasında geliştirilmiş ve test edilmiştir.

Temelde bunlar fiziksel yada kimyasal muamele prosesleriydi. Seyrek olarakta biyolojik muamelelerde ortaklaşa kullanılmaktaydı. Flokasyonla birleşmiş fiziko-kimyasal flokulasyon, membran filtrasyonu, elektroflokasyon, Fe(II)/Ca(OH)₂’li flokasyon, elektrokinetik koagülasyon, elektrokimyasal yıkım iyon-değişimi, röntgen ışınlarına tutma, çökeltme, ozonlaştırma, adsorpsiyon ve aktive edilmiş karbonun ve hava karışımının kullanılmasını öngören “Katox muamelesi” gibi çok sayıda fiziko-kimyasal teknikler uygulanmaktaydı. Bu tekniklerin bazılarının dezavantajı olmasına rağmen etkili olmuşlardır. Bu dezavantajlar, aşırı kimyasal kullanım miktarı, çamur atığının elden çıkarma zorluğu, pahalı tesis ihtiyaçları yada operasyon masrafları, özellikle sülfonatlı azo boyalarının etkili renk gideriminin yetersizliği ve atıksuyun içerisindeki değişimlere karşı bu sistemlerin duyarlı olması gibi durumlardır (Banat et. al., 1996).

Diğer teknikler boyayı ortadan kaldırmak için sodyum hipoklorit kullanan kimyasal oksidasyonla ilişkilidir. Bununla birlikte bunlar birçok karsinojen yada buna ilaveten toksik bileşikleri ortaya çıkarıyor, bunlar daha sonra sorunu daha da ağırlaştırıyordu (Banat et. al., 1996).

Tekstil atık sularındaki atık kimyasal maddeler ve boyaların arıtılmasında kullanılan yöntemlerin çoğu biyolojiktir. Ancak yapılan çalışmalar biyolojik arıtma yöntemlerinin sadece bazı boyaları ayrıştırabileceğini göstermiştir. Yine yapılan araştırmalar bazı boyaların biyolojik ayrışmaya karşı dayanıklı olduğunu göstermiştir.

Boyaların iyi kalite olması onların yıkamaya, çevresel faktörlere ve biyolojik ayrışmaya

karşı dayanıklı olmasını gerektirdiğinden bu husus beklenen bir olaydır (Şengül F., 1983).

1950’ler de yapılan çalışmalar tekstil atık sularında renk gidermede damlatmalı filtre ve aktif çamur proseslerinin % 84 - % 93 oranında; kimyasal koagülasyon işleminin ise % 80 - % 91 oranında renk giderme sağladığını gösterdi. Ancak bugün kullanılan boyalar dış etkilere ve biyolojik ayrışmaya karşı oldukça dayanıklı olduğundan koagülasyon ile renk giderme verimi % 50 - % 85 arasında verilmektedir (Şengül F., 1983)

Kimyasal bir yöntem olan Koagülasyon - Floklaştırma çözünmeyen ve dispersiyon boyarmaddelerinin giderilmesinde oldukça iyi sonuçlar verir. Ancak çözünen boyarmaddelerin arıtılmasında pek etkili bir yöntem değildir. Termal rejenerasyon yapılan aktif karbon kolonları; çözünen boyarmaddelerin atık sulardan giderilmesinde daha etkilidir. Ancak yöntemin dezavantajı ilk yatırım masrafının fazla olması ve işletme giderlerinin yüksek olmasıdır. Son yıllarda aktif karbon filtrelerinin biyolojik olarak rejenerasyonu sağlanarak, yöntem daha ekonomik bir hale getirilmiştir (Şengül F., 1983). Bu dezavantajlar nedeniyle tekstil endüstrisi atık sularının biyoremediasyonu ucuz ve çevreye dost bir arıtım teknolojisi olması nedeniyle hala cazip bir çözüm olarak görülmektedir (Banat et. al., 1996).

Tekstil endüstrisi atık sularının arıtımında kullanılan metodlar fiziksel, kimyasal ve biyolojik metodlar olmak üzere üç ana başlık altında toplanabilir (Robinson et. al., 2001).

2.2.1.1. Kimyasal yöntemler

Tekstil atıksularının kimyasal yöntemlerle arıtılması uzun yıllardan beri en çok rağbet gören yöntem olmuştur. Bunun en büyük nedeni şüphesiz atıksu kalitesinde meydana gelen değişikliklerin kullanılan kimyasalda veya uygulanan dozda yapılan değişikliklerle kolayca tolere edilebilir olmasıdır. Tekstil endüstrisi atıksularının arıtımında en yaygın olarak kullanılan kimyasal yöntemler oksidasyon yöntemleri, kimyasal çöktürme ve flokülasyon yöntemi ve Cucurbituril ile arıtımdır (Kocaaer ve Alkan, 2002).

Oksidasyon

Oksidasyon kimyasal yöntemler içinde en yaygın olarak kullanılan renk giderme yöntemidir. Bunun en büyük nedeni uygulanmasının basit oluşudur. Kimyasal oksidasyon sonucu boya molekülündeki aromatik halka kırılarak atıksudaki boyarmadde giderilir (Robinson et. al., 2001).

H2O2-Fe(II) Tuzları (Fenton ayıracı)

Fenton ayıracı (Fe(II) tuzlarıyla aktive edilmiş hidrojen peroksit) biyolojik arıtmayı inhibe edici ya da toksik atıksuların oksidasyonu için çok uygundur. Fenton ayıracı ile yapılan arıtım ön oksidasyon ve koagülasyon olmak üzere iki adımda gerçekleşir. Yapılan bir çalışmada fenton ayıracıyla yapılan ön oksidasyon prosesinde renk giderim hızının KOİ giderim hızına göre daha yüksek olduğu ve renk ile KOİ gideriminin büyük bir kısmının ön oksidasyon basamağında gerçekleştiği belirlenmiştir (Robinson and McMullan et. al., 2001)

Atıksuların fenton ayıracı ile arıtılmasında renk yok edildiği gibi adsorbe olabilir organohalidler de giderilebilmektedir. Ayrıca, metal-kompleks türündeki boyalardan kaynaklanan ağır metaller, demir oksitlerle birlikte nötralizasyon basamağında çöktürülebilmektedir. Fenton ayıracı ile arıtma bu açıdan H2O2 kullanılan yöntemlere göre daha avantajlı konumdadır.

KOİ, renk ve toksisite giderimi gibi avantajları yanında prosesin bazı dezavantajları da mevcuttur: Proses floklaşma işlemini de içerdiği için atıksudaki kirleticiler çamura transfer olurlar ve çamur problemi ortaya çıkar (Robinson et. al, 2001).

Ozon

Ozon uygulamaları 70’li yılların başında başlamıştır. Ozonlama ile dikkate değer boyutlarda renk giderimi sağlanabilmektedir. Ozonlama sonucu elde edilen renk giderimi boyanın cinsine göre farklılık göstermektedir. Strickland ve Perkins (1995) tarafından yapılan çalışmada 30 dakikalık bir zaman süresince ozonlanan azoik, dispers/sülfür ve reaktif boya içeren atıksularda başarılı bir renk giderimi sağlanırken,

Vat boyarmaddesi içeren atıksu için aynı başarıyı gösterememiş ve renk giderimi %50 ile sınırlı kalmıştır.

Boya banyosu çıkış sularının ozonlandıktan sonra tekrar kullanılabilmesi tesis için kimyasal madde ve su tasarrufu sağlamakta, atıksu arıtma tesisinin yükü azalmaktadır. Yüksek kararsızlığına bağlı olarak oldukça iyi bir yükseltgen olan ozon aynı zamanda tekstil yaş proseslerinden kaynaklanan atıksularda bulunan yüzey aktif maddeler ve taşıyıcılar gibi diğer kirleticilerin giderilmesine de yardımcı olmaktadır.

Ozonla oksidasyon, klorlu hidrokarbonların, fenollerin, pestisitlerin ve aromatik hidrokarbonların parçalanmasında da oldukça etkilidir. Boya içeren atıksulara uygulanan dozaj, toplam renge bağlıdır ve giderilecek KOİ bir kalıntı ya da çamur oluşumuna veya toksik ara ürünlerin oluşumuna neden olmaz. Boya içeren atıksuların ozonlanmasında hız sınırlayıcı basamak ozonun gaz fazından atıksuya olan kütle transferidir. Diğer önemli bir avantaj ise ozonun gaz durumunda uygulanabilir olması ve dolayısıyla diğer bazı yöntemlerin aksine atık çamur oluşmamasıdır. Boyalardaki kromofor grupları genellikle konjuge çift bağlı organik bileşiklerdir. Bu bağlar kırılarak daha küçük moleküller oluşturabilir ve renkte azalmaya neden olabilirler. Bu küçük moleküller atıksuyun kanserojenik ya da toksik özelliklerini arttırabilmektedir. Bu durumun önlenmesinde ozonlama ilave bir arıtım metodu olarak da uygulanabilmektedir.

Yarı ömrünün kısa oluşu (tipik olarak 20 dakika) ozonlamanın en büyük dezavantajıdır. Ozonlama yönteminin diğer bir dezavantajı kısa yarı ömrüne bağlı olarak ozonlamanın sürekli olması gerekliliği ve yüksek maliyettir (Robinson et.al., 2001).

Fotokimyasal Yöntem

Bu yöntem boya moleküllerini, hidrojen peroksit varlığında UV radyasyonu ile CO₂ ve H₂O’a dönüştürür. Parçalanma yüksek konsantrasyonlardaki hidroksil radikallerinin oluşmasıyla meydana gelir. Yani, UV ışığı hidrojen peroksiti aktive ederek iki hidroksil radikaline parçalanmasını sağlar.

H₂O₂ + hv → 2OH^-

Böylece organik maddenin kimyasal oksidasyonu gerçekleşir. Fotokimyasal yöntemlerde UV radyasyonu genellikle civa ark lambalarıyla sağlanmaktadır.

Boyarmaddenin giderim hızı, UV radyasyonunun şiddetine, pH’a, boyarmaddenin yapısına ve boya banyosunun kompozisyonuna bağlıdır (Robinson et.al., 2001). Genellikle, pH 7 olduğunda, UV radyasyon şiddeti yüksek olduğunda, farklı boya sınıfları için farklı değerler alan optimum miktarda hidrojen peroksit uygulandığında ve boya banyosu yükseltgenme potansiyeli peroksitten büyük olan oksitleyici maddeler içermediğinde etkili bir renk giderimi sözkonusudur (Slokar ve Marechal, 1998). Boya içeren atıksuların fotokimyasal yöntemlerle arıtılmasının en önemli avantajı atık çamur oluşmaması ve kötü kokulara neden olan organiklerin önemli derecede azaltılmasıdır.

Sodyum Hipoklorit (NaOCl)

Renkli atıksuların kimyasal oksidasyonu klorlu bileşiklerle de mümkündür. Bu metodda, Cl^- ile boya molekülünün amino grubuna etki eder ve azo bağının kırılmasını sağlar. Klor konsantrasyonundaki artışla birlikte renk giderimi de artar. Sodyum hipoklorit ile renk giderimi asit ve direkt boyalar için tatmin edici sonuçlar vermektedir.

Reaktif boyaların arıtımı için ise daha uzun zamana ihtiyaç vardır. Metal kompleks boya çözeltileri arıtımdan sonra kısmen renkli kalırken dispers boya çözeltilerinde NaOCl ile renk giderimi gerçekleşmez (Slokar ve Marechal, 1998). Son yıllarda alıcı ortamlardaki olumsuz etkilerinden dolayı boyarmadde giderimi için klor kullanımı azalmıştır.

Elektrokimyasal Yöntem

Bu yöntem 1990’ların ortalarında geliştirilen yeni bir yöntemdir.

Elektrokimyasal bir reaksiyonda yük, elektrod ile iletken sıvı içindeki reaktif türler arasındaki ara yüzeyde transfer olur. Elektrokimyasal bir reaktör bir anot, bir katot, bir iletken elektrolit ve güç kaynağından oluşmaktadır. Katotta yük reaksiyona giren türlere geçerek oksidasyon durumunda azalmaya neden olur. Anotta ise yük reaktif türlerden elektroda geçerek oksidasyon durumunu arttırır. Oksidasyon durumundaki değişmeler türlerin kimyasal özelliklerinin ve formlarının değişmesine yol açar.

Boya gideriminde etkili bir şekilde kullanılabilirliği açısından yöntem bazı önemli avantajlara sahiptir. Kimyasal madde tüketimi çok azdır veya yoktur ve çamur oluşumu sözkonusu değildir. Oldukça etkili ve ekonomik bir boya giderimi sağlar, renk gideriminde ve dirençli kirleticilerin parçalanmasında yüksek verim gösterir. Organik bileşiklerin elektrokimyasal yöntemlerle arıtımında söz konusu bileşikler anot üzerinde su ve karbondioksite okside olmaktadır. Önceleri anot olarak grafit sıklıkla kullanılmaktaydı ancak son yıllarda yapılan çalışmalar elektro-oksidasyon için ince tabaka halinde soy metallerle (Platin, rutenyum,...) kaplanmış titanyum elektrodlarının kullanımı üzerinde yoğunlaşmıştır. Tekstil boyarmaddesi içeren atıksularının elektrokimyasal olarak arıtıldığı bir çalışmada titanyum/platin anodu kullanılmış ve 18 dakikalık bir aktif arıtım süresinden sonra KOİ, BOİ ve renkteki azalmanın % 80’leri aştığı belirlenmiştir (Kocaaer ve Alkan, 2002). Diğer bir çalışmada fotokimyasal yöntemin ardından uygulanan elektrokimyasal yöntemin verimi belirgin olarak arttırdığı belirlenmiştir. Bu kombine prosesin kullanılmasıyla 120 dakikalık bir reaksiyon süresinde C.I. Reaktif Blue 19 boyarmaddesinin rengi tamamen giderilmiş ve %50 oranında mineralizasyon sağlanmıştır.

Yöntemin en büyük dezavantajı tehlikeli bileşiklerin oluşma olasılığıdır.

Naumczyk ve ark. (1996) tarafından yapılan çalışmada tekstil atıksularının elektrokimyasal arıtımı sürecinde oluşan kloro organik bileşik miktarlarının oldukça yüksek olduğu tespit edilmiştir. Yüksek akım hızlarının renk gideriminde doğrudan bir azalmaya neden olması diğer bir dezavantajdır. Kullanılan elektrik maliyeti diğer yöntemlerdeki kimyasal madde giderleriyle kıyaslanabilir niteliktedir.

Kimyasal Floklaştırma ve Çöktürme Yöntemi

Bu yöntemde floklaşma ve çökelme kimyasal maddeler yardımıyla sağlanır.

Atıksuya katılan kimyasal maddeler yardımıyla meydana gelen floklaşma ile çözünmüş maddeler ve kolloidler giderilirler. En çok kullanılan kimyasallar arasında, Al₂(SO₄)₃, FeCl₃, FeSO₄ ve kireç sayılabilir. Tünay ve ark. (1996) tarafından yapılan çalışmada asit boya içeren bir atıksuda kimyasal çöktürme, kimyasal oksidasyon ve adsorpsiyon yöntemleri denenmiş ve yöntemler renk giderim verimlilikleri açısından incelenmiştir.

Kimyasal çöktürme deneylerinde makul kimyasal dozlarıyla orta dereceden yüksek

dereceye kadar renk giderimi sağlandığı görülmüştür. Kimyasal çöktürme yönteminde inşaat masraflarından ziyade işletme masrafları önem taşımaktadır. Özellikle floklaşma maddeleri ve meydana gelen çamurun bertaraf edilmesi, giderlerin önemli bir kısmını teşkil etmektedir (Tünay 1996).

Cucurbituril ile Arıtım

Cucurbituril glikoluril ve formaldehitten oluşan bir polimerdir. Şeklinin, Cucurbitaceae bitki sınıfının bir üyesi olan balkabağına benzemesinden dolayı bu şekilde isimlendirilmiştir. Yapılan çalışmalar bileşiğin çeşitli tipteki tekstil boyaları için oldukça iyi bir sorpsiyon kapasitesine sahip olduğunu göstermiştir. Cucurbiturilin aromatik bileşiklerle kompleks oluşturduğu ve reaktif boyaların adsorbsiyonu için bu mekanizmanın geçerli olabileceği düşünülmektedir. Diğer bir yaklaşım ise giderim mekanizmasının hidrofobik etkileşimlere veya çözünemez cucurbituril-boya-katyon agregatlarının oluşumuna dayandığı doğrultusundadır (Robinson et. al. 2001).

Endüstriyel açıdan uygulanabilir bir proses için sabit yataklı sorpsiyon filtrelerine ihtiyaç vardır. Böylece adsorbanın fiziksel kuvvetlerle yıkanması ve cucurbiturilin katyonların varlığıyla bozunması engellenebilir. Son yıllarda yapılan çalışmalar kimyasal mekanizmaların anlaşılması üzerinde yoğunlaşmakta ve proses üzerine pH’ın, sıcaklığın ve hidrolizin etkileri araştırılmaktadır. Çoğu kimyasal yöntem gibi bu yöntemde de en büyük dezavantaj maliyettir.

2.2.1.2. Fiziksel Yöntemler Adsorpsiyon

Adsorpsiyon teknikleri konvansiyonel metodlar için fazla kararlı olan kirleticilerin giderimindeki verimlilikten dolayı son yıllarda ilgi görmektedir.

Adsorpsiyon ekonomik açıdan makul bir yöntemdir ve yüksek kalitede ürün oluşumu sağlar. Adsorpsiyon prosesi, boya/sorbent etkileşimi, adsorbanın yüzey alanı, tanecik büyüklüğü, sıcaklık, pH ve temas süresi gibi pek çok fiziko-kimyasal faktörün etkisi altındadır.

Adsorbsiyonla renk gideriminde en çok kullanılan yöntem aktif karbon yöntemidir. Aktif karbonla renk giderimi özellikle katyonik, mordant ve asit boyalar

için etkiliyken, dispers, direkt, vat, pigment ve reaktif boyalar için daha az bir renk giderimi söz konusudur. Metodun performansı kullanılan karbonun tipine ve atık suyun karakteristiğine bağlıdır. Rejenerasyon ve tekrar kullanım performansta azalmaya neden olurken bu dezavantaj aşırı miktarda aktif karbon kullanılmasıyla giderilebilir. Ancak aktif karbon pahalı bir malzemedir.

Adsorban olarak kullanılabilen diğer bir malzeme bataklık kömürüdür. Bataklık kömürü, boya içeren atık sulardaki polar organik bileşikleri ve geçiş metallerini adsorplayabilmektedir. Adsorban olarak bataklık kömürünün kullanımı özellikle bol bulunduğu İrlanda ve İngiltere gibi ülkelerde söz konusudur. Bataklık kömürü aktif karbona göre daha ucuzdur ancak aktif karbonun toz haldeki yapısından kaynaklanan geniş yüzey alanı daha yüksek bir adsorpsiyon kapasitesini ifade etmektedir. Ağaç kırıntıları, uçucu kül+kömür karışımı, silika jeller, doğal killer, mısır koçanı gibi malzemeler de, boya gideriminde adsorban olarak kullanılabilmektedir. Bunların ucuz ve elde edilebilir oluşu boyarmadde giderimindeki kullanımını ekonomik açıdan cazip kılmaktadır (Robinson et. al. 2001).

Membran Filtrasyonu

Bu yöntemle boyanın sürekli olarak arıtılması, konsantre edilmesi ve en önemlisi atık sudan ayrılması mümkün olmaktadır. Diğer yöntemlere göre en önemli üstünlüğü sistemin sıcaklığa, beklenmedik bir kimyasal çevreye ve mikrobiyal aktiviteye karşı dirençli olmasıdır. Ters osmoz membranları çoğu iyonik türler için %90’nın üzerinde verim gösterir ve yüksek kalitede bir permeat eldesi sağlar. Boya banyoları çıkış sularındaki boyalar ve yardımcı kimyasallar tek bir basamakta giderilmiş olur. Ancak yüksek ozmotik basınç farklılığı ters osmoz uygulamalarını sınırlandırmaktadır.

Membranların bu karakteristiğine bağlı olarak boyalı atık sularda bulunan bir kısım yardımcı kimyasal membrandan geçebilmektedir. Membran filtrasyonu ile, çıkış suyunda düşük konsantrasyonda boyarmadde içeren tekstil endüstrilerinde suyun tesise geri kazandırılmasının mümkün olduğunu göstermektedir. Ancak yöntem, suyun yeniden kullanımı açısından önemli bir parametre olan çözünmüş katı madde içeriğini düşürmez. Membran teknolojileri, ayırmadan sonra kalan konsantre atığın bertaraf

problemlerine neden olması, sermaye giderlerinin yüksek olması, membranın tıkanma olasılığı ve yenilenme gerekliliği gibi dezavantajlara da sahiptir (Robinson et. al. 2001).

İyon Değişimi

Boya içeren atıksuların arıtılmasında iyon değiştiricilerin kullanılması henüz yeterince yaygın değildir. Bunun ana nedeni, iyon değiştiricilerle arıtılarak olumlu sonuç alınan boya sınıfının kısıtlı olduğu düşüncesidir. Yöntemde, atık su, mevcut değişim bölgeleri doygunluğa erişene kadar iyon değiştirici reçineler üzerinden geçer.

Bu şekilde, boyarmadde içeren atık sulardaki hem katyonik hem de anyonik boyalar uzaklaştırılabilmektedir. Yöntemin avantajları, rejenerasyonla adsorban kaybının bulunmaması, çözücünün kullanıldıktan sonra iyileştirilebilmesi ve çözünebilir boyaların etkin şekilde giderilebilmesidir. En büyük dezavantaj ise kuşkusuz yöntemin maliyetidir. Organik çözücüler oldukça pahalıdır. Ayrıca iyon değişimi metodu dispers boyalar için pek etkili değildir (Robinson et. al. 2001).

2.2.1.3. Biyolojik Yöntemler

Biyolojik arıtım, endüstriyel proseslerden alıcı sistemlere transfer olan organikler için en önemli giderim prosesidir. Tekstil endüstrisi atık suları için önerilen fiziksel ve kimyasal yöntemlerin yüksek maliyet gerektirmeleri ve her boya için kullanılamıyor olmaları, uygulanmalarının sınırlı olmasına neden olmuştur. Son zamanlarda yapılan çalışmalar birçok boya türünü atık sudan giderebilme yeteneğine sahip yaygın mikroorganizma türlerinin mevcudiyetini vurgulamış ve biyoteknolojik metodları ön plana çıkarmıştır. Yani, teorik olarak biyolojik arıtma sistemleri kimyasal ve fiziksel arıtma yöntemlerine göre daha az çamur üretmesi, maliyetinin daha düşük olması veya alıcı ortamlar için zararlı yan ürünlerin oluşmaması gibi özelliklerinden dolayı tekstil endüstrisi atıksularının arıtımı için ideal çözüm olarak kabul edilmektedir.

Aerobik Yöntem

Tekstil endüstrisi atık suları, pH değişimlerine duyarlılığı yüksek olan konvansiyonel biyolojik arıtma tesislerinde önemli zorluklara sebep olmaktadır.

Endüstriyel atık suların arıtılmasında yaygın olarak kullanılan konvansiyonel aktif çamur sistemleri için tekstil endüstrisindeki birçok boya bileşiği ya biyolojik olarak çok

zor indirgenebilmekte ya da inert kalmaktadır. Suda iyi çözünen bazik, direkt ve bazı azo boya atıklarının olması durumunda mikroorganizmalar bu tür bileşikleri biyolojik olarak indirgeyememekle birlikte boyanın bir kısmını adsorbe ederek atıksuyun rengini almakta ve renk giderimi sağlanabilmektedir.

Azo boyar maddeler gibi sentetik boyaların aerobik şartlar altında mikrobiyal parçalanmaya karşı dirençli olmasının nedeni boya malzemelerinin, kimyasal ve ışık kaynaklı oksidatif etkiler sonucu renklerinin solmamasını sağlayacak şekilde sentezlenmeleridir. Boyarmaddelerin aerobik biyodegredasyonunu zorlaştıran diğer bir faktör ise moleküler ağırlıklarının yüksek olması nedeniyle biyolojik hücre zarından geçişlerinin zor olmasıdır. Azo, diazo ve reaktif boyarmadde içeren bir tekstil atık suyu renginin mikrobiyal proseslerle giderilmesinin araştırıldığı bir çalışmada aerobik kolonlardan izole edilmiş saf bakteri kültürlerinin renk giderimini gerçekleştiremediği belirlenmiştir (Nigam et. al. 1996 ).

Odunsu bitkilerde bulunan, yapısal polimer lignini parçalayabilen ve ksenobiyotik maddelerin parçalanması amaçlı çalışmalarda en yaygın olarak kullanılan beyaz çürükçül küf Phanerochaete chrysosporium’un, lignin peroksidaz, manganeze bağlı peroksidaz gibi enzimleri kullanarak boyarmaddeleri parçalayabildiği bilinmektedir (Robinson et. al. 2001). Ancak beyaz çürükçül mantarların, ligninolitik enzimlerin düşük pH değerlerinde (pH=4.5-5) aktif olması ve atık sularda bulunma ihtimali düşük olan tiamin ile veratril alkol maddelerine ihtiyaç duyması gibi dezavantajları vardır (Kapdan ve Kargı, 2000).

Anaerobik Yöntem

Boyarmaddelerle yapılan anaerobik parçalanma çalışmaları, özellikle aerobik ortamda parçalanamayan suda çözünebilir reaktif azo boyarmaddeler üzerinde yoğunlaşmıştır. Çift bağlı azot halkasına bağlı bu boyaların aerobik proseslerle arıtılabilirliğinin mümkün olmaması anaerobik arıtmanın ön arıtma olarak kullanılmasını gerektirmektedir. Anaerobik olarak renk gideriminin gerçekleşebilmesi için ilave karbon kaynağına ihtiyaç vardır. İlave karbon metan ve karbondioksite dönüştürülmekte ve elektronlar açığa çıkmaktadır. Bu elektronlar elektron taşıma zincirinden son elektron alıcısına yani azo-reaktif boyaya taşınmakta ve boyayla

reaksiyona girerek azo bağını indirgemektedir. Böylece anaerobik parçalanma sonucunda azo boyarmaddelerdeki renkten sorumlu azo bağı kırılmakta ve renk giderimi sağlanmaktadır. Bu olay oksijen tarafından inhibe edilmektedir. Bu nedenle boya atıklarını renksizleştirmek için ilk adım azo köprüsünün indirgenerek parçalandığı anaerobik koşullar altında arıtım olmalıdır. (Robinson et. al. 2001).

Azo bağının kırılmasıyla, anaerobik olarak parçalanamayan aromatik aminler de oluşabilmektedir. Boyarmaddeler normalde sitotoksik, mutajenik veya kanserojenik değilken, anaerobik parçalanma sonucu oluşan aminler bu özellikleri gösterebilmektedir. Bu nedenle anaerobik sistemler aerobik arıtmadan önce yer alan bir ön arıtım yöntemi olarak önerilmektedirler. Çünkü aromatik aminler, aromatik bileşiğin halkasının açılması ve hidroksilasyonla aerobik ortamda mineralize olabilmektedirler.

Böylece boyarmadde içeren atık suların kombine anaerobik-aerobik proseslerle arıtılması sonucu ilk basamakta etkili bir renk giderimi sağlanmakta ve anaerobik ortamda dirençli olan aromatik aminler aerobik basamakta giderilebilmektedir (Kocaaer ve Alkan, 2002).

Biyosorpsiyon

Kimyasal maddelerin mikrobiyal kütle tarafından adsorpsiyonu veya kütlede birikimi biyosorpsiyon olarak ifade edilmektedir. Ölü bakteriler, maya ve mantarlar boyarmadde içeren atıksuların renginin giderilmesinde kullanılabilmektedir. Tekstil boyalarının kimyası geniş bir yelpazede değişiklik gösterdiği için mikroorganizmalarla olan etkileşimler boyanın kimyasına ve mikrobiyal kütlenin spesifik kimyasına dayanmaktadır. Bu nedenle kullanılan mikroorganizmanın cinsine ve boyaya bağlı olarak farklı bağlanma hızları ve kapasiteleri sözkonusudur. Boyarmadde içeren atıksu çok toksik olduğunda biyosorpsiyon avantajlı olmaktadır. (Robinson et. al., 2001).

2.2.2. Tekstil Atık Sularının Karakterizasyonu

Tekstil atıksuları, içerdikleri boyarmaddeler ve çok sayıdaki kimyasallardan dolayı oldukça değişken olabilir. Genel olarak ürün türü ve buna bağlı olarak kullanılan ham maddeler uygulanacak arıtma yöntemini belirlemede en önemli faktörlerdir.

Bundan dolayı da herhangi bir tekstil atık suyu arıtımında detaylı bir karakterizasyon çalışması son derece büyük önem taşımaktadır. Tekstil atık sularında kirliliğe neden olan temel parametreler; biyokimyasal oksijen ihtiyacı, kimyasal oksijen ihtiyacı, azot, fosfat, sıcaklık, pH, yağ, gres, sülfitler ve fenol, krom veya ağır metaller gibi toksik kimyasallar olarak sayılabilir. Tekstil atık suları rengi prosesde kullanılan boyanın rengine göre saat başı yada günlük değişiklik gösterebilir. Bu renkteki değişim aynı zamanda atık suyun kimyasal oksijen ihtiyacı içeriğinde de dalgalanmalara yol açabilir.

Bununla birlikte boyarmaddeler atık suyun bileşiminde büyük yer kaplamazlar. Örneğin bu atık sular genellikle yüksek miktarda inorganik tuzlarıda içerirler (Başıbüyük M., Yüceer A., 1998)

Tekstil atık suları oldukça yüksek miktarda nişaşta, karboksi metil selüloz ve az miktarda polivinil alkol içerir. Bunlar atık su sistemine girer ve atık suyun kimyasal oksijen ihtiyacını artırılar (Başıbüyük M., Yüceer A., 1998).

Boyama işleminden çıkan atık suyun özellikleri; boyanın kendisine, lifin özelliklerine ve boyama yöntemlerine bağlıdır. Genellikle boyama atık suyu; yüksek konsantrasyonda boyama maddeleri, yüksek konsantrasyonda toplam çözünmüş madde ve orta seviyede biyolojik oksijen ihtiyacı değerlerine sahiptir. Endüstriyel gelişme ve tekstil ürünlerinin üretim rekoltesinin sürekli artması, piyasa taleplerini karşılayabilmek için, boyarmadde olarak doğal boyalar yerine sentetik boyaların kullanımını zorunlu olarak artırmıştır. Bunun sonucunda ise biyolojik olarak yıkılması güç, kanserojen özellikli boyarmaddeler içeren atık sular oluşturmaktadır (Caner, 1998).

Boyalı atık suların karakterizasyonu, boyaların kimyasal yapısındaki farklılıklardan ve boyama prosesinin değişim göstermesinden dolayı oldukça zordur.

Çizelge 1’de faklı boyaların kullanıldığı ve farklı elyafların boyandığı boyahane atık sularının karakterizasyonuna ilişkin bazı değerler görülmektedir (Correia et. al., 1994).

Çizelge 1. Çeşitli tekstil atıksularının karakteristikleri

BoyaTürü Elyafçeşidi Renk

ADMI

BOİ, mg/l

TOK, mg/l

AKM, mg/

ÇKM, mg/

pH

Asit Poliamid 4000 240 315 14 2028 5.1

1:2MetalKompleks Poliamid 370 570 400 5 3945 6.8

Bazik Akrilik 5600 210 255 13 1469 4.5

Direkt Viskoz 12500 15 140 26 2669 6.6

Reaktif, kesikli Pamuklu 3890 0 150 32 12500 11,2

Reaktif, sürekli Pamuklu 1390 102 230 9 691 9.1

Vat Pamuklu 1910 294 265 41 3945 11.8

Dispers, yüksek sıc.’ta

Polyester 1245 198 360 76 1700 10.2 ADMI: Amerikan Boya İmalatçıları Enstitüsü renk birimi, BOİ: Biyolojik Oksijen İhtiyacı, TOK: Toplam Organik Karbon, AKM: Askıda Katı Madde, ÇKM: Çözünmüş Katı Madde

Boyarmaddeler genellikle iki ana bileşenden oluşan küçük moleküllerdir: rengi veren kromofor ve boyayı ipliğe bağlayan fonksiyonel grup, kimyasal yapısına göre veya uygulandığı ipliğin tipine göre sınıflandırılmış yüzlerce çeşit boya mevcuttur.

Boyanın iplik üzerine adsorbe olması tekstil ipliğine ve boyanın tipine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Adsorbsiyonun derecesi zaman, sıcaklık, pH ve yardımcı kimyasallar gibi çeşitli faktörlerin de etkisi altındadır. Boyama prosesinde sıkça kullanılan yardımcı kimyasallar Çizelge 2’de listelenmiştir (Correia et. al., 1994).

Çizelge 2, boyama prosesi çıkış sularında boyarmaddeler haricinde çok sayıda farklı bileşiklerin de bulunacağını göstermektedir. Tek bir boyama işlemi için farklı kimyasal sınıftaki boyarmaddelerin birlikte kullanılabiliyor olması çıkış suyu bileşimini daha da karmaşık hale getirmektedir. Boyama prosesi çıkış sularındaki kimyasal yük, prosesin kimyasının yanı sıra boyama işleminin kesikli ya da sürekli olmasına bağlı olarak da farklılıklar göstermektedir.

Çizelge 2. Boyama prosesinde en sık kullanılan yardımcı kimyasallar

Kimyasal Madde Bileşim Fonksiyon

Tuzlar Sodyum klorür

Sodyum sülfat

Elyafın zeta potansiyelini nötralize edici, yavaşlatıcı

Asitler Asetik asit

Sülfürik asit

pH kontrolü

Bazlar Sodyum hidroksit

Sodyum karbonat

pH kontrolü

Tamponlar Fosfat pH kontrolü

Kompleks yapıcılar EDTA Kompleks yapma,

yavaşlatıcı Dispers

edici/düzgünleştirici ve yüzey aktif maddeler

Anyonik, katyonik ve noniyonik

Boyaları dağıtma, boya uygulamasını düzene sokma

Okside edici maddeler Hidrojen peroksit Sodyum nitrit

Boyaları çözünemez yapma

İndirgeyici maddeler Sodyum hidrosülfit Sodyum sülfit

Boyaları çözünebilir yapma, reaksiyona girmemiş

boyanın uzaklaştırılması

Taşıyıcılar Fenil fenoller

Klorlu benzenler

Adsorbsiyonun arttırılması

Parlak renkli olan ve suda çözünebilen reaktif ve asit boyarmaddeler konvensiyonel arıtma sistemlerinden etkilenmeden çıktıkları için çevresel açıdan en sorunlu boyalar olarak kabul edilirler. Bu boyaların belediye arıtma sistemlerindeki aerobik gideriminin yetersiz kaldığı bilinmektedir (Correia et. al.,1994).

2.2.3. Boya İçeren Atıksuların Arıtımında Mikroorganizmaların Kullanımı

Geleneksel aerobik kanalizasyon arıtım tesislerinde azo boyaların çoğunun bakteriler tarafından parçalanmadığı fakat boyaların büyük bir bölümünün (genellikle

%40-80 kadarı) kanalizasyon çamuruna fiziksel olarak adsorbe olduğu gözlenmiştir. Bu durum “aerobik azoredüktaz” aktivitesine sahip bakteriler izole edilmek istendiğinde

karşılaşılan zorluklarla bir uygunluk göstermektedir. Bu nedenle geleneksel aerobik kanalizasyon arıtım sistemleri azo boya içeren effluentlerin dekolorizasyonu için uygun değildir ve tekstil atık sularının arıtımında gelişmiş fizikokimyasal teknikler büyük öneme sahiptir.

Tekstil endüstrisinde oldukça farklı yapılara sahip olan boyalar kısa bir sürede ve aynı tesis içinde kullanılmaktadır. Bu nedenle tekstil endüstrisinden kaynaklanan effluentler kompozisyon açısından oldukça çeşitlidir. Bu durum tekstil atıksularının arıtımı için oldukça büyük bir unspesifik prosesin gerekliliğini ortaya koymaktadır.

Gerekli olan bu unspesifiklik, lignolitik funguslardan elde edilen lignin peroksidazların kullanılması veya anaerobik şartlarda çeşitli bakteriler tarafından katalizlenen unspesifik redüksiyon proseslerinin kullanılması suretiyle olmak üzere bilinen biyolojik sistemlerin kullanılması suretiyle sağlanabilir (Stolz, 2001).

Zhang ve arkadaşları (1999), kısa süre önce bir beyaz çürükçül mantarın Acid Orange 7 (Orange II)’yi bir biyoreaktörde iki ayda dekolorize ettiğini göstermiş olsalar da lignolitik fungusların boya içeren atık suların arıtımında kullanımına engel olan ciddi problemlerin olduğu görülmektedir.

Stolz (2001) atıksu arıtımında beyaz çürükçül fungusların kullanımı ile ilgili olarak aşağıdaki tespitleri yapmıştır.

• Atıksu arıtım tesisleri beyaz çürükçül mantarların doğal habitatı değildir ve bu nedenle bu fungusları bir atıksu arıtım sisteminde geliştirebilmek için oldukça dikkatli olunmalıdır.

• Beyaz çürükçül mantarlar lignolitik enzimlerini çoğunlukla sadece karbon ve /veya azot kaynağı sınırlayıcı hale geldiğinde salgılarlar.

• Enzimler tarafından parçalanan lignin veya polutantlardan herhangi birinin karbon veya enerji kaynağı olarak kullanıldığı gösterilememiştir ve bu organizmaların kültivasyonu için farklı bir karbon kaynağı gereklidir.

• Gözlenen degradasyon hızları genellikle düşüktür. Tipik deneylerde 50- 150 mg/L boya 5-10 gün içinde dekolarize edilmektedir.