Reaktif boyar maddenin sıfır değerlikli alüminyum bazlı ileri oksidasyon prosesleri ile arıtımının optimizasyonu
Optimization of reactive dyestuffs treatment with zero value aluminum based advanced oxidation processes
Yazar: ŞEYDA AŞAR
Danışman: PROF. DR. NEVİM GENÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Sıfır değerli alüminyumun (SDA) kullanımı, elektron verici özelliğinden dolayı kirleticilerin oksidasyonu ve azaltılmasında etkili bir ajan olarak dikkatleri üzerine çekmiştir. SDA uygulaması yüksek reaktivitesinden dolayı su ve atık su alanında ilgi görmüştür. SDA tarafından verilen elektronlar, ortamda bulunan oksidatlar tarafından alınması sonucu oluşan güçlü radikal türleri ile yükseltgenme tepkimelerine veya bu elektronların kirleticiler tarafından direk alınarak indirgenme tepkimelerine yol açarak kirleticiyi parçalamaktadır. Bu çalışmada, hedef kirletici Sunfix red S3B (SR-S3B) azo boyasının SDA bazlı proseslerle uzaklaştırılması araştırılmıştır. Maksimum boya giderim verimliliği için proseslerin çalışma koşulları Box Behnken Design ile optimize edilmiştir. (PS+ SDA) oksidasyon prosesinin optimum koşulları (PS dozu 12,5 g anyon/L (1,3M), süre 134 dk, pH 2, SDA dozu 3,5 g/L) ve ( H2O2+SDA) oksidasyon prosesinin optimum koşulları (H2O2 dozu 0,20 M, süre 180 dakika, pH 2, SDA dozu 1,44 g/L) sonucunda %94 ile %55 boya giderim verimi elde edilmiştir. (O2 durumu + SDA) indirgeme işleminde optimum koşullar (anaerobik koşullar, 14,8 dk süre, pH 2, SDA dozu 1,43 g/L) altında %77,27 boya uzaklaştırma verimi elde edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda ; en iyi boya giderim verimi (PS+SDA)'de %94, (O2 durumu + SDA )' de %76,72 ve (H2O2+SDA)'de %56.726 elde edilmiştir. Optimizasyon sonucunda elde edilen giderim verimliliği sonuçları %95 güven aralığında kalmıştır. (PS+SDA), (O2 durumu + SDA) ve (H2O2+SDA) proseslerinin Pareto analizi ile en yüksek etkiye sahip parametreler (SDA dozu)2 (%37,42), O2 durumu (%29,56) ve (H2O2 x pH) (%28.38) olarak belirlendi. Üç farklı durumun süresel anlamda karşılaştırılmasında en , (O2 durumu + SDA ) prosesinin diğerlerine göre daha kısa sürede gerçekleştiği görülmüştür.  Çalışmada, ikili ANOVA'da bireysel etkileri yüksek (p <0.05) parametrelerin etkileşimli kontur ve 3 boyutlu grafikleri her bir işlem için incelenmiştir. (PS+SDA) işlemi için pH ve zamanın, (O2 durumu+SDA) işlemi için oksijen durumu ve pH'ın ve (H2O2 +SDA) işlemi için H2O2 ve pH parametrelerinin ikili etkileşimleri incelenmiştir. Süreçlerin kontur ve 3D etkileşim verilmiştir.

Abstract:
The use of zero-value aluminum (SDA) has attracted attention as an effective agent in the oxidation and reduction of pollutants due to its electron-donating feature. SDA application has attracted attention in the field of water and wastewater due to its high reactivity. It decomposes the pollutant by causing oxidation reactions with radical species or reduction reactions by taking these electrons directly by the pollutants. In this study, the removal of the target pollutant Sunfix red S3B (SR-S3B) azo dye by SDA based processes was investigated. The operating conditions of the processes are optimized with Box Behnken Design for maximum paint removal efficiency. Optimum conditions of (PS+ SDA) oxidation process (PS dose 1,3 M, time 134 min, pH 2, SDA dose 3,5 g/L) and (H2O2 + SDA) oxidation process optimum conditions (H2O2 dose 0,20 M, time 180 minutes, pH 2, SDA dose 1,44 g/L) dye removal efficiency of 94% to 55% was obtained. In the (O2 state + SDA) reduction process, 77,27% dye removal efficiency was obtained under optimum conditions (anaerobic conditions, 14.8 min time, pH 2, SDA dose 1,43 g/L). The best dye removal efficiency was 94% in (PS+SDA), 76,72% in (O2 status + SDA) and 56,726% in (H2O2 + SDA). The removal efficiency results obtained as a result of the optimization remained within the 95% confidence interval. With Pareto analysis of (PS + SDA), (O2 status + SDA) and (H2O2 + SDA) processes, the parameters with the highest impact (SDA dose)2 (37,42%), O2 status (29,56%) and (H2O2 x pH) ) (28,38%). In the study, interactive contour and 3D graphics of parameters with high individual effects (p < 0.05) in binary ANOVA were examined for each operation. The binary interactions of pH and time for (PS + SDA) treatment, oxygen status and pH for (O2 state + SDA) treatment, and H2O2 and pH parameters for (H2O2 +SDA) treatment were investigated. The contours and 3D interaction of the processes are given.