Tekstil endüstrisi atık suyunun fotokatalitik arıtımında reaktör performansının araştırılması
Photocatalytic degradation performance of textile industry dye solutions and investigation of reactor efficiency
Yazar: SÜREYYA GÖKÇEN GÖNÜLAY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. H. CENGİZ YATMAZ
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Azo boyar maddeler = Azo dyestuffs ; Renk giderme = Decolorization ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
Bu çalısmada, tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan Reaktif Mono-AzoRemazol Brillant Orange 3R (C.I. Reactive Orange 16), Acid Tetra-Azo Sirius Red F3B (C.I.Direct Red 80), Basic Astrazon Yellow 7GLL (C.I. Basic Yellow 21) ve Acid Telon BlueA3GL (C.I. Acid Blue 290) temel boya çözeltilerinin üç farklı katalizör tipi ve iki farklı UVdalga boyu veren (UV-C ve UV-A) lamba aydınlatması altında fotokatalitik oksidasyondagösterecekleri renk giderim performansları belirlenmistir. Seçilen Reactive Orange 16 boyaçözeltisi ile katalizör konsantrasyonu, baslangıç boya konsantrasyonu, pH ve ısık siddetiparametrelerinin renk giderim verimi üzerindeki etkileri incelenmistir.Fotokatalitik oksidasyon çalısmalarının ilk asaması fıskiye tip cam reaktörde, UV-C /UV-A dalga boyu veren lambalar ve üç değisik yarı iletken katalizör ( TiO2 Degussa P-25,TiO2 Tronox A-K-1 ve ZnO Merck) kullanılarak yürütülmüstür. Fotokatalitik oksidasyonprosesinde her farklı dört boya çözeltisinin optimum katalizör tipini ve katalizör üzerindekidalga boyunun etkisini saptamak amacıyla iki farklı dalga boyunda ısınım yapan lambalar(UV-C ve UV-A) ve değisik üç yarı iletken fotokatalizör kullanılarak renk giderim verimleriincelenmistir. Daha sonra diğer optimum sartların belirlenmesi için seçilen uygun boya olanRO 16 ile katalizör konsantrasyonu, baslangıç boya konsantrasyonu, pH ve ısık siddetiparametreleri test edilmistir. Optimum sartlar belirlendikten sonra prosesin kinetikdeğerlendirme çalısmaları yapılmıstır. Ayrıca TOC analizi ile RO 16 boyası için prosesinmineralizasyon verimi arastırılmıstır.Fotokatalitik oksidasyon deneyleri sonucunda bütün boya çözeltilerinin sonuçlarıincelendiğinde genel olarak TiO2 P-25 katalizör tipinin bütün boyalarda UV-C dalga boyundadiğerlerine göre daha iyi renk giderim performansına sahip olduğu, ZnO katalizörünün iseUV-A dalga boyunda RO 16 ve BY 21 boyaları için en yüksek verim performansını verdiğigörülmüstür. Üç farklı katalizör tipini, iki farklı dalga boyunu, dört farklı boya çözeltisini gözönüne aldığımızda hem UV-A dalga boyunun günes ısığı spektrumunda yer almasından hemde ZnO katalizörünün diğerlerine göre daha ucuz ve kolay bulunabilen bir katalizörolmasından dolayı UV-A ve ZnO parametreleri optimum sartlar açısından uygunbulunmustur.Katalizör verimi incelendiğinde optimum katalizör miktarı 1.5 g/L olarak uygungörülmüstür. Boya konsantrasyon çalısmaları incelendiğinde renk giderim verimiperformansının boya konsantrasyonu arttıkça düstüğü gözlemlenmistir. Optimum çalısmapH'ı; çözelti pH'ı olan 6.4 olarak belirlenmis, renk giderim veriminin ise ısık siddeti ile doğruorantılı olarak arttığı görülmüstür. TOC analizi sonucunda ise mineralizasyon verimi optimumsartlarda %36.2 olarak bulunmustur.

Abstract:
In this study, color removal performances of Reaktif Mono-Azo Remazol BrillantOrange 3R (C.I. Reactive Orange 16), Acid Tetra-Azo Sirius Red F3B (C.I. Direct Red 80),Basic Astrazon Yellow 7GLL (C.I. Basic Yellow 21) and Acid Telon Blue A3GL (C.I. AcidBlue 290) dye solutions were investigated in a fountain type reactor by photocatalyticoxidation process with three different type of catalysts and two different lamp types emittingUV-C and UV-A wavelengths.First phase of the photo catalytic oxidation process was carried out in a fountain typeglass reactor by using UV-C and UV-A wavelength emitting lamps and 3 different semiconductor catalysts (TiO2 Degussa P-25, TiO2 Tronox A-K-1 ve ZnO Merck). The effect ofUV wavelength and catalyst types was determined using 4 type of dye solutions.Effects on color removal efficiency of selected Reactive Orange 16 dye solutions wereperformed under the parameters of catalysts concentration, initial dye concentration, pH andlight intensity.Kinetic evaluation studies for the catalyst concentration and dye concentration processwith RO 16 dye solutions were made after optimum conditions identified. In addition, processmineralization efficiency for RO 16 dye solution was investigated by TOC analysis.As a result of photocatalytic oxidation results of all dye solutions; generally TiO2 P-25catalyst type was found that it had the best color removal performance with UV-C wavelengthfor all dye solutions. Where as ZnO catalyst had the best color removal efficiency with UV-Awavelength for RO 16 and BY 21 dye solutions.When the optimum conditions of three different type of catalysts, two differentwavelength and four different dye solutions were compared, UV-A wavelength and ZnOcatalyst with RO 16 dye solutions was found out the most convenient parameters.After the investigation of catalyst loading efficiency, optimum catalyst amount wasdetermined as 1.5 g/L.During different dye concentration studies with RO 16 dye solutions, color removalefficiency performance was decreased as dye concentration increased. Optimum working pHwas determined as 6.4 which was the solution pH and color removal efficiency was observedas directly proportional to light intensity and increased as light intensity increased.As a result of TOC analysis, mineralization efficiency was found out as %36.2 underoptimum conditions.