Malahit yeşilinin ileri oksidasyon teknikleri ile parçalanmasının cevap yüzey metoduyla optimizasyonu ve subkritik su ortamında üretilen hidrokömürlerin oksidasyondaki katalitik etkilerinin incelenmesi
Optimization of the degradation of malachite green using advanced oxidation techniques by response surface method and investigation of the catalytic effects of hydrochars produced in subcritical water medium on oxidation
Yazar: FİRAS ELNECCAR
Danışman: DOÇ. DR. ERDAL YABALAK
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Su kirliliğine kalıcı ve sürdürülebilir bir çözüm bulunması insan sağlığı ve yaşamın devamlılığı için büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, katı atıklardan hidrokömür sentezlemeyi ve hidokömürlerin suları kirleten malahit yeşilinin (MY) parçalanmasında katalitik performanslarını değerlendirmeyi amaçlandı. MY, endüstrilerde önemli bir kullanım alanı olan bir model kirletici olarak termal olarak aktive edilmiş peroksit (TAPO) ve termal olarak aktive edilmiş persülfat (TAPS) yöntemleri kullanılarak parçalanmıştır. Çalışma, oksitleyici madde konsantrasyonu (K2S2O8 veya H2O2), sıcaklık ve uygulama süresi gibi çeşitli deneysel koşullar altında gerçekleştirilmiştir.Uygulanabilir bir yöntem olan TAPO yöntemi kullanılarak %99'un üzerinde renk giderimi ve %60'ın üzerinde TOK giderimi ve TAPS yöntemi kullanılarak %97,3'ün üzerinde renk giderimi ve %56,4 üzerinde TOK giderimi elde edilmiştir. TAPO ve TAPS yöntemlerini optimize etmek için cevap yüzey yöntemi (CYM) kullanılmış ve yöntemlerin kesinliği ANOVA ile incelenmiştir. Ayrıca muz kabuğu (MK) ve karpuz kabuğu (KK) gibi katı gıda atıklarının yanı sıra defne yaprağı (DY) hidrokömürleri yeşil bir çözücü olan subkritik su içinde sentezlenmiş ve MY'nin giderilmesinde katalitik aktiviteleri araştırılmıştır. Tüm hidrokömürler, özellikle KK, H2O2'yi katalize ederek önemli etkinlik sağlamıştır. KK hidrokömürünün kullanılması, oldukça makul deneysel koşullar altında, 60 dakikada 353 K'da 7,96 mM H2O2 altında MY giderim verimlerini %15,3'ten %94,1'e yükseltmiştir. K2S2O8'in katalizinde en etkili hidrokömür MK hydrokömürü olmuştur, çünkü 0,048 mM K2S2O8 ve 2 g/L BP hidrokömür kullanılarak 353 K'de 10 dakikada %83,6 renk giderimi elde edilmiştir. Sentezlenen hidrokömürler SEM, BET ve zeta potansiyel analizleri ile karakterize edilmiştir. Bu çalışma, katı gıda atıklarının faydalı hidrokömürlere dönüştürülmesini ve bunların çevresel süreçte katalizör olarak kullanılmasını, kirlenmiş suyun arıtılmasını sağlamıştır.

Abstract:
A permanent and sustainable solution to water pollution is of great importance for human health and the continuity of life. In this study, we aimed to synthesize hydrochar from solid wastes and to evaluate their catalytic performance in the degradation of water-polluting malachite green (MG). MG, a model pollutant with an important use in industries, was degraded using thermally activated peroxide (TAPO) and thermally activated persulfate (TAPS) methods. The study was carried out under various experimental conditions such as oxidizing agent concentration (K2S2O8 or H2O2), temperature and treatment time. More than 99% of color removal and more than 60% of TOC removal were achieved using the applicable TAPO method and 97.3% of color removal and 56.4% of TOC removal rates using the TAPS method. Response surface method (RSM) was used to optimise the TAPO and TAPS methods and the precision of the methods was examined by ANOVA. In addition, solid food wastes such as banana peel (BP) and watermelon peel (WM), as well as bay leaf (BL) hydrochars were synthesized in a green solvent, subcritical water, and their catalytic activity in removing MG was investigated. All hydrochars, especially WM, provided significant efficacy by catalyzing H2O2. The use of WM hydrochar increased MG removal efficiencies from 15.3% to 94.1% under 7.96 mM H2O2 at 353 K at 60 min under fairly reasonable experimental conditions. The most effective hydrochar in catalysis of K2S2O8 was BP hydrochar, as 83.6% color removal was achieved at 353 K in 10 minutes using 0.048 mM K2S2O8 and 2 g/L BP hydrochars. The synthesized hydrochars were characterized by SEM, BET and zeta potential analyses. This work enabled the conversion of solid food wastes into useful hydrochars and their use as catalysts in the environmental process, and the purification of contaminated water.