Homojen ve heterojen ileri oksidasyon sistemleri ile boyar madde giderimi
Dyestuff removal by homogenous and heterogenous advanced oxidation systems
Yazar: NEŞE ERTUGAY
Danışman: DOÇ. DR. FİLİZ NURAN ACAR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Azo boyar maddeler = Azo dyestuffs ; Ultraviyole ışınlar = Ultraviolet rays

Özet:
Bu çalışmada azo grubuna ait Basic Blue 9 (BB9) ve Direct Blue 71 (DB71) boyar maddelerin homojen ve heterojen İleri Oksidasyon Prosesleri (İOP) ile parçalanabilirliği incelenmiştir. Fenton oksidasyonu ile yapılan çalışmalarda her iki boyar maddede optimum şartlarda BB9 için %99,8 renk, %90,9 KOİ, DB71 için ise %94 renk, %50,7 KOİ giderim verimleri elde edilmiştir. Fenton-benzeri oksidasyonda ise yine optimum şartlarda BB9 için %99 renk, %84,6 KOİ, DB71 için ise hem renk hem de KOİ verimleri %100 olarak bulunmuştur. Buna ilaveten birinci ve ikinci derece ile Behnajady-Modirshahla-Ghanbery(BMG) kinetik modelleri uygulanmış ve iyi sonuçlar BMG kinetik modeliyle elde edilmiştir.Homojen İOP yöntemlerinden olan ultrases (US) ile DB71 boyar maddesinin 20 kHz frekansta farklı dalga genliğindeki parçalanabilirliği Feo ilave edilerek araştırılmıştır. Feo ile yapılan US çalışmasında optimum şartlarda 50 mgL-1 DB71 için %91,2 renk %97,2 TOK giderimi elde edilmiştir. Ayrıca en yüksek giderimin elde edildiği dalga genliğinde ortama farklı katalizörler de (Cuo, ZnO, TiO2, aktif karbon (AC), tersiyer butil alkol (t-butanol)) ilave edilerek etkinliği araştırılmıştır. Optimum şartların sağlandığı ZnO, TiO2 ve AC ile yapılan çalışmalarda 100 mgL-1 DB71 için sırasıyla %100, 73,8 ve 78,1, Cuo ve butanol ile yapılan çalışmalarda ise 50 mgL-1 DB71 için sırasıyla %58 ve %48,4 renk giderim verimleri elde edilmiştir.DB71 boyar maddesi için farklı katalizörlerin (Fe+2, Feo, Cuo,ZnO, TiO2, AC, t-butanol) etkinliği sono-, foto- ve sonofotokatalitik oksidasyon prosesleri için araştırılmıştır. Sono- ve fotokatalitik oksidasyonlarda t-butanol hariç en yüksek giderme verimi US/katalizör/H2O2 ve UV/katalizör/H2O2 uygulamalarında elde edilmiştir. Ayrıca heterojen sistemlere uygulanan Langmuir-Hinshelwood kinetik modeli sono-, foto- ve sonofotokatalitik oksidasyon proseslerinde her iki boyar madde için denenmiş ve başarıyla temsil ettiği görülmüştür.

Abstract:
In the study, degradability of Basic Blue 9 (BB9) and Direct Blue 71 (DB71) dyestuffs in azo group was investigated by homogenous and heterogeneous advanced oxidation (AOP) processes. In the experiments carried out by Fenton oxidation; 99.8% color, 90.9% COD and 94% color, 50.7% COD removal yields were obtained for BB9 and DB71, respectively at optimum conditions. In the Fenton-like oxidation, 99% color and 84.6% COD removal were obtained for BB9 while both color and COD removal yields were obtained as 100% for DB71 at optimum conditions. In addition, the first order, the second order and Behnajady-Modirshahla-Ghanbery (BMG) models were applied and the best results were obtained by BMG model.The degradability of DB71 dyestuff by adding Feo with ultrasound (US) which is one of the homogenous AOP processes was investigated at 20 kHz frequency and different amplitudes. In the US experiment carried out by Feo, 91.2% color and 97.2% TOC removal were obtained for 50 mgL-1 DB71. Besides, the efficiency of different catalysts (ZnO, Cuo, TiO2, activated carbon (AC), t-butanol) in the amplitude in which the highest removal was investigated. For 100 mgL-1 DB71, color removal yield was 100%, 73.8% and 78.1% for ZnO, TiO2 and AC, respectively while for 50 mgL-1 DB71, color removal yield was 58% and 48.4% for Cuo and butanol, respectively.The efficiency of different catalysts (Fe+2, Feo, Cuo, ZnO, TiO2, AC, t-butanol) for DB71 dyestuff was investigated in respect to sono-, photo- and sonophotocatalytic oxidation. In the sonocatalytic and photocatalytic oxidations, the highest removal yield was obtained for US/catalyst/H2O2 and UV/catalysts/H2O2 applications except for t-butanol. In addition, Langmuir-Hinshelwood model which is applied for heterogenous systems was tested for both dyestuffs in applications of sono-, photo- and sonophotocatalytic oxidation, and it fitted well.