Grafit destekli elektrokoagülasyon ile Azo boya giderimi: Proses optimizasyonu
Azo Dye removal by graphite-supported electrocoagulation: Process optimization
Yazar: SERTEL GÖRÜCÜ
Danışman: PROF. DR. SEVİL VELİ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Azo boyar maddeler = Azo dyestuffs ; Elektrokoagülasyon = Electrocoagulation ; Grafitler = Graphites ; Süreç optimizasyonu = Process optimization

Özet:
Bu çalışmada; adsorpsiyon, elektrokoagülasyon ve bunların birlikte uygulandığı hibrit proses ile direkt azo boyanın sulu çözeltiden giderimi boya üzerinden incelenmiştir. Yüzey Yanıt Yöntemi (YYY) ile deneysel tasarım hazırlanmış, her bir proses için belirlenen bağımsız değişkenlerin boya giderimi üzerine etkileri araştırılmış ve optimum şartları belirlenmiştir. Üç proses için de Box-Behnken Tasarımı (BBT) uygun görülmüştür.
Adsorpsiyon ve hibrit proseste adsorbent olarak grafit kullanılmıştır. Grafitin ham hali adsorpsiyon ve hibrit prosesler sonrası yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu ile analiz edilmiştir. Adsorpsiyon prosesinde 100 mL hacimde farklı pH (2-10), adsorbent miktarı (0,1-1,5 g) ve sürede (15-60 dk) deneyler gerçekleştirilmiştir. Elektrokoagülasyonda ise 500 mL hacimde 2 anot 2 katot olmak üzere monopolar paralel bağlı alüminyum elektrotlar farklı pH (2-10), akım yoğunluğu (6,66-33,33 A/m2) ve sürede (5-15 dk) deneyler yapılmıştır. Hibrit proseste 500 mL hacimde farklı pH (2-10), akım yoğunluğu (6,66-33,33 A/m2), adsorbent miktarı (0,5-2,5 g) ve sürede (5-15 dk) deneyler tamamlanmıştır.
Adsorpsiyonda optimum şartlarda pH 2, adsorbent miktarı 1,46 g ve 41 dakika sürede en yüksek boya giderimi elde edilmiştir. Elektrokoagülayon prosesinde optimum koşullarda en yüksek boya giderimi pH 6,87, akım 0,47 A ve 10 dakika sürede gerçekleşmiştir. Hibrit proseste ise optimum şartlarda pH 6,25, akım 0,41 A, adsorbent miktarı 0,56 g ve 8 dakika sürede boya giderimi gerçekleşmiştir. Hibrit proses az adsorbent miktarı ve sürede etkili bir yöntem olarak görülmüştür. Tüm proseslerde boya giderimine en çok etki eden parametrenin pH olduğu gözlenmiştir. Her bir proses için maliyet analizi yapılmış hibrit prosesin adsorpsiyon ve elektrokoagülasyona göre daha az maliyetli olduğu görülmüştür.
Özellikle azo boyanın kısa sürede giderimi için hibrit prosesin etkili bir alternatif olduğu, alüminyum elektrotlar ile yüksek boya giderimi elde edildiği görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Azo Boya, Elektrokoagülasyon, Grafit, Hibrit Proses.

Abstract:
In this study; The removal of direct azo dye from aqueous solution by adsorption, electrocoagulation and the hybrid process in which they are applied together was investigated on the basis of color. Experimental design was prepared with Surface Response Method (YYY), the effects of independent variables determined for each process on color removal were investigated and optimum conditions were determined. Box-Behnken Design (BBT) was found suitable for all three processes.
Graphite was used as adsorbent in adsorption and hybrid processes. The surface morphology of the graphite after adsorption and hybrid processes was analyzed by scanning electron microscopy. In the adsorption process, experiments were carried out at different pH (2-10), adsorbent amount (0.1-1.5 g) and time (15-60 minutes). In electrocoagulation, experiments were carried out with 2 anode and 2 cathode, monopolar parallel connected aluminum electrodes at different pH (2-10), current density (6.66-33.33 A/m2) and time (5-15 minutes). In the hybrid process, experiments were completed at different pH (2-10), current density (6.66-33.33 A/m2), adsorbent amount (0.5-2.5 g) and time (5-15 minutes).
In adsorption, pH 2, adsorbent amount of 1.46 g and the highest dye removal were obtained in 41 minutes under optimum conditions. In the electrocoagulation process, the highest dye removal was achieved at pH 6.87, current 0.47 A and 10 minutes under optimum conditions. In the hybrid process, the pH was 6.25, the current was 0.41 A, the adsorbent amount was 0.56 g and the dye was removed in 8 minutes. The hybrid process has been seen as an effective method with less adsorbent amount and time. It was observed that the most influential parameter on dye removal in all processes was pH. Cost analysis was made for each process and it was seen that the hybrid process was less costly than adsorption and electrocoagulation.
In particular, it has been observed that the hybrid process is an effective alternative for color removal of azo dye in a short time, and high color removal is achieved with aluminum electrodes.
Keywords: Adsorption, Azo Dye, Electrocoagulation, Graphite, Hybrid Process.