Bazı klorofenol bileşiklerinin modifiye fenton prosesi ile arıtımı
Treatment of some chlorophenolic compounds with modified fenton process
Yazar: ÖZGE ÜRKEN
Danışman: PROF. DR. ÇETİN KANTAR
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Klorofenoller = Chlorophenols

Özet:
Tez kapsamında sitrik asit ve değişken kimyasal koşulların pirit-Fenton prosesi ile dört farklı klorofenolik (CP) bileşiğin (2-klorofenol (2-CP), 4-klorofenol (4-CP), 2,4-diklorofenol (2,4-DCP) ve 2,3-diklorofenol (2,3-DCP)) arıtımına etkisi araştırılmıştır. Değişken kimyasal koşulların (pH, CP konsantrasyonu vs.) pirit-Fenton ile CP arıtımına etkisini tespit etmek için kesikli reaktör deneyleri ve pirit-Fenton reaksiyon mekanizmasını daha iyi anlamak için ise zeta potansiyel, taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDS), XRD ve X-ışını fotoelektron (XPS) gibi spektroskopik ölçümler yapılmıştır. Ayrıca, reaksiyon ara ürünlerinin tespiti için çözelti fazı HPLC, GC-MS ve LC/MS/MS ile analiz edilmiştir. 
Tezde yapılan kesikli deneyler pirit-Fenton arıtım veriminin kimyasal koşullara bağlı olduğunu göstermiştir. Arıtım verimi artan katı/sıvı oranı ve azalan pH'a bağlı olarak artarken H2O2 konsantrasyonu ile arıtım verimi arasında doğru bir ilişki tespit edilememiştir.  Sisteme Fe çözünürlüğünü arıtmak için ilave edilen sitrik asit ise pirit-Fenton ile CP proses verimini azaltmıştır. Bunun nedeni sistemde açığa çıkan ve çok kuvvetli bir oksitleyici ajan olan hidroksi radikallerin (OH*) sitrik asidin tarafından amaç dışı tüketilmesidir.  
Tezde yapılan yüzey analizleri Fenton reaksiyonu sonucu pirit yüzeyinin oksitlendiği ve yüzeyde götit gibi Fe-oksitlerin yer yer birikim yaptığını göstermektedir. Sisteme ilave edilen sitrik asit yüzeyde biriken bu Fe-oksitleri temizlemekte ve yüzeyin aktif kalmasını sağlamaktadır. Kromatografik yöntemler ile reaksiyon ara ürünlerinin incelenmesi sonucunda ise klorofenolik bileşiklerin önce parçalanarak hidrokinon, klorokatekol ve hidrobenzendiol gibi kararsız ara ürünlere ve nihayetinde ise daha kararlı asetik, formik ve oksalik asit gibi düşük molekül ağırlıklı organik asitlere dönüştüğü tespit edilmiştir.   

Anahtar sözcükler: Klorofenolik Bileşikler, Fenton, Arıtım, Pirit, Sitrik Asit, Şelatlaşma.

Abstract:
In this thesis, the effects of citric acid and variable chemical conditions on four different chlorophenolic (CP) compounds (2-chlorophenol, 4-chlorophol, 2,4-dichlorophenol and 2,3-dichlorophenol) by pyrite-Fenton process were investigated. Batch experiments, in conjunction with spectroscopic measurements (e.g. ,zeta potential, XRD, SEM-EDS and XPS),  were performed to determine the effects of variable chemical conditions (e.g., pH, CP concentration) on CP removal by pyrite-Fenton and to better understand the reaction mechanisms involved in pyrite-Fenton process.  Chromatographic measurements (HPLC, GC-MS and LC/MS/MS) were made to determine the solution phase Fenton reaction intermediates.   
The batch experiments show that the efficiency of pyrite-Fenton is highly dependent on chemical conditions. While CP removal increased with decreasing pH and increasing solid/liquid ratio, there was no direct correlation between CP removal efficiency and H2O2 concentration. Citric acid added to increase Fe solubility had a negative impact on CP removal due to the fact that citric acid competed against CP compounds and consumed a highly oxidizing agent, hydroxy radicals (OH*) produced during Fenton process. 
Spectroscopic measurements show that Fenton reaction oxidation products such as goethite accumulated on pyrite surface, and led to surface passivation. Citric acid added made the pyrite surface more accessible to CP compounds by removing all surface oxidation products due to the formation of highly soluble Fe-citrate complexes. The analysis of solution phase by chromatographic measurements indicate the transformation of CPs to first products such as hydroquinone, chlorocatecol, hydrobenzendiol and to finally the low molecular weight organic acids such as oxalic, acetic and formic acids.

Keywords: Chlorophenolic Compounds, Fenton, Treatment, Pyrite, Citric Acid, Chelation