Demir (III) iyonu bazlı foto-fenton oksidasyon proseslerinde ışık şiddetinin ve türünün irdelenmesi: K-asit üzerine bir çalışma
Examination of the light intensity and type in ferric ion-based photo-fenton oxidation processes: A study about k-acid
Yazar: ÖZLEM GELEGEN
Danışman: DOÇ. DR. TUĞBA ÖLMEZ HANCI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: İleri oksitlenme süreçleri = Advanced oxidation processes

Özet:
Bu çalışmada, azo boyarmadde sentezinde kullanılan, ticari önemi yüksek, sahip olduğu üç sülfonat grubu nedeni ile polaritesi yüksek ve oksidatif reaksiyonlara direnç gösteren bir naftalen sülfonat olan, K-asit (KA) model kirleticisinin sulu çözeltilerinin foto-Fenton benzeri (Fe3+/H2O2/UV-A) ileri oksidasyon prosesi kullanılarak arıtılabilirliği araştırılmıştır. Başlıca proses değişkenlerinin (başlangıç pH değeri, giriş KOİ konsantrasyonu, başlangıç H2O2 ve Fe3+ konsantrasyonları), arıtma verimleri (KA, KOİ ve TOK) üzerindeki etkileri incelenmiş, deneysel çalışmalar sonucunda, KA içeren atıksularda tipik giriş KOİ konsantrasyonu olan 450 mg/L için optimum proses koşulları (pHo = 3; H2O2o = 30 mM; Fe3+ = 0.5 mM, Işık şiddeti = 5550 lüks) belirlenmiş, 120 dakikalık reaksiyon süresi sonunda KA % 100, KOİ % 95, TOK ise % 97 oranında giderilmiş ve ortamda ancak Fe3+, H2O2 ve ışığın bir arada bulunması durumunda etkili bir arıtım sağlanabileceği sonucuna varılmıştır. Farklı ışık türleri ile (UV-C, UV-A ve Görünür ışık) gerçekleştirilen deneylerde yüksek giderim verimleri elde edilmiş, ışık şiddetinin azalması ile KA giderim verimlerinin düştüğü belirlenmiştir. Klorür, sülfat, fosfat ve nitrat iyonları kullanılarak yapılan çalışmalarda; düşük iyon konsantrasyonunda PO43- ve SO42- iyonlarının, yüksek iyon konsantrasyonunda ise PO43- ve Cl- iyonlarının KA giderimine inhibisyon etkisi gösterdiği belirlenmiştir. KOİ ve TOK giderimleri incelendiğinde ise her iki konsantrasyonda da PO43- ve Cl- iyonları inhibe edici etki göstermekte, SO42- ve NO3- iyonları giderim hızlarını arttırmaktadır. Ortamda fenol bulunması durumunda, proses verimlerinde ve reaksiyon hız sabitlerinde önemli mertebe düşüş olduğu gözlenmiştir. KA model kirleticisinin HO? radikali ile ikinci derece reaksiyon hız sabiti, 1.16 × 109 M-1 s-1 olarak hesaplanmıştır. Çalışma sonunda elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, foto-Fenton benzeri ileri oksidasyon prosesinin K-asit arıtımında oldukça etkin olduğu, ancak proses hakkında daha detaylı bilgi edinmek için proses sırasında oluşan ara ürünlerin ve bu ürünlerin toksisitelerinin belirlenmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, the treatability of K-acid (KA) model pollutant which is commercially highly important, highly polar with tree sulphonate groups and biologically-difficult-to-degrade napthalene sulphonate, is examined with photo-Fenton like (Fe3+/H2O2/UV-A) advanced oxidation process (AOP). The effect of process variables (initial pH , COD, H2O2 ve Fe3+ concentrations) to treatment performance (KA, COD and TOC) has been evaluated and after some experimental studies, for 450 mg/L COD concentration that is typical COD concentration for wastewaters which contain KA, optimum process conditions have found as pHo = 3; H2O2o = 30 mM; Fe3+ = 0.5 mM, light intensity = 5550 lux. On experiments with different light types (UV-C, UV-A and visible light) high removal effiencies have achieved and by reducing light intensity KA removal efficiencies have reduced. In the presence of inorganic ions such as cloride, sulphate, phosphate and nitrate; PO43- and SO42- ions on low concentrations and PO43- and Cl- ions on high concentrations are revealed inhibitory effect on KA removal efficiency. For both concentrations PO43- and Cl- ions has revealed an inhibitory effect while SO42- and NO3- increased COD and TOC removal efficiencies. In the existence of fenol, a distinctive amount of reduce has been monitored on process efficiencies and reaction rates. The second-order rate constant of KA with hydroxyl radical is calculated as 1.16×109 M-1 s-1. As a result, the photo-Fenton like process is very effective on KA treatment but to be able to get more detailed information about process, derivatives and their toxicity must be determined.