Nitroaromatik bileşiklerin oksit katalizörler varlığında katalitik bozunma etkinliklerinin incelenmesi
The investigation of catalytic degradation activities ofnitroaromatic compounds on oxide catalysts
Yazar: EDA SINIRTAŞ İLKME
Danışman: PROF. DR. GÜLİN SELDA POZAN SOYLU
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Tez çalışmasında, sentezlenen nanomalzemelerle atık sularda bulunan nitroaromatik kirleticilerin (4-nitrofenol ve 4-nitroanilin), ışıma altında bozunma reaksiyonlarını en etkin indirgenme kinetiği ile gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır.
          Bu amaçla, reaksiyonlarda ışık yoğunluğu ve kaynakları, karanlıkta bekletme süresi, başlangıç substrat konsantrasyonu, katalizör miktarı, fotoliz ve adsorpsiyonun etkisi, reaksiyon ortamının pH'ı, oksitleyici maddeler gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Ayrıca farklı özelliklere sahip katalizörlerinin (TiO2, Bi2O3, ZrO2, ZnO, BiOCl, FeVO4 ve BiVO4) fotokatalitik aktiviteleri de tartışılmıştır. Ek olarak, çeşitli sıcaklık (180˚C, 140˚C, 100˚C)  ve pH (13, 10, 7, 5, 2)  değerlerinde sentezlenen BiVO4 fotokatalizörleri ile 4-nitrofenol ve 4-nitroanilin dönüşümü takip edilmiş ve bu numuneler arasından reaksiyonlarda en aktif role sahip BiVO4(pH 2-100 ˚C) katalizörüne çeşitli metal oksit (CuO, NiO, Fe2O3) ve yüzey aktif maddeler (CTAB, SDS, PVA, PEG) ilave edilerek katalitik etkinlik iyileştirilmeye çalışılmıştır. Sonuçlar değerlendirildiğinde, en yüksek 4-nitrofenol ve 4-nitroanilin bozunma yüzdelerine 5CuO-BiVO4 ve CTAB-BiVO4 katalizörleri ile ulaşıldığı gözlenmiş ve bileşiklerin tam mineralizasyonu sağlanmıştır.
          Gerçekleştirilen çalışmalarda nitroaromatik kirleticiler için fotokatalitik bozunma mekanizması, HPLC ve LC MS ile analiz edilmiştir. Ayrıca XRD, DRS, BET, SEM, TEM, FT-IR, FL ve RAMAN analizleriyle katalizörlerin yapısal, optik, yüzey ve morfolojik özellikleri belirlenmiştir.

Abstract:
The aim of this thesis is to carry out the decomposition reactions of nitroaromatic pollutants (4-nitrophenol and 4-nitroaniline) in wastewater with synthesized nanomaterials by providing the most effective reduction kinetics.
          For this purpose, the effects of parameters such as light intensity and sources, time to stay in the dark, initial substrate concentration, amount of catalyst, the effect of photolysis and adsorption, pH of the reaction medium, and oxidizing agents were investigated. The photocatalytic activities of catalysts with different properties (TiO2, Bi2O3, ZrO2, ZnO, BiOCl, FeVO4 and BiVO4) are also discussed. In addition, conversions of 4-nitrophenol and 4-nitroaniline were followed with BiVO4 photocatalysts synthesized at various temperatures (180˚C, 140˚C, 100˚C) and pH (13, 10, 7, 5, 2) variations. Among these samples, the catalytic efficiency was tried to be improved by adding various metal oxides (CuO, NiO, Fe2O3) and surfactants (CTAB, SDS, PVA, PEG) to the BiVO4 (pH 2-100 ˚C) catalyst, which has the most active role in the reactions. As a result, it was observed that the highest 4-nitrophenol and 4-nitroaniline degradation percentages were achieved with the 5CuO-BiVO4 and CTAB-BiVO4 catalysts and compared mineralization of the compounds was achieved.
          The photocatalytic mechanism for nitroaromatic pollutants was analyzed by HPLC and LC MS. The structural, optical, surface and morphological properties of catalysts were also determined by XRD, DRS, BET, SEM, TEM, FT-IR, FL and RAMAN analyzes.