Elektro-fenton yöntemi ile azo boyar madde giderimi ve süreç değişkenlerinin optimizasyonu
Azo dye removal with electro-fenton process and optimization of process variables
Yazar: SERHAT KARADUMAN
Danışman: DOÇ. DR. BELGİN KARABACAKOĞLU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Küresel sanayileşmedeki hızlanma yüksek derecede toksik refrakter organik kirleticilerin artan salınımına yol açmıştır. Bu kirleticiler, düşük derişimlerde bile insanlar ve su yaşamı üzerindeki zararlı etkileri nedeniyle oldukça endişe vericidir. Geleneksel atık su arıtma teknolojisinin bu kirleticileri ortadan kaldırmada yeterince etkili olmaması nedeniyle ileri oksidayon teknikleri arasında yer alan elektro-Fenton (EF) teknolojisi büyük ilgi görmektedir. Elektro-Fenton (EF); elektrooksidasyon ve elektrokoagülasyonun bir arada gerçekleştiği bir sistemdir. Bu yöntemde, elektrokimyasal bir hücrede H2O2' nin Fe3+ iyonlarıyla katalizlenmesi yolu ile OH ̇radikallerinin oluşturulması amaçlanır. Bu çalışmada elektro-Fenton yöntemi ile Summifix Yellow EXF reaktif azo boyar maddesinin sulu çözeltiden giderimi ve yanıt yüzey metodolojisi kullanılarak süreç değişkenlerinin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Gerilim, H2O2 derişimi, pH, elektrot aralığı ve işlem süresi olarak belirlenen 5 değişken için amaç fonksiyonu olarak boya giderim yüzdesi ve enerji tüketimi seçilmiş; Design Expert 13 programı tarafından çalışma koşulları belirlenen 32 adet deney sonucunda değişkenlerin amaç fonksiyonları üzerinde ayrı ayrı ve birlikte etkisi incelenmiştir. En yüksek giderim olan %98,5 değerine 10 V gerilim; pH 2,5; 1 cm elektrot aralığı; 1mL H2O2 ilavesi ve 70 dk deney süresinde 22,17 Wh/ L enerji tüketimi ile ulaşılmıştır. En yüksek giderim verimi (yaklaşık % 94) ve en düşük enerji tüketimini (yaklaşık 1,8 Wh/L) sağlamak için için program tarafından önerilen değişkenlerin optimum değerleri ise 10 V gerilim; pH 4; 2,5 cm elektrot aralığı; 1mL H2O2 ilavesi ve 40 dk işlem süresidir.

Abstract:
The acceleration in global industrialization has led to increased release of highly toxic refractory organic pollutants. These pollutants are of great concern due to their harmful effects on humans and aquatic life even at low concentrations. Electro-Fenton (EF) technology, which is among the advanced oxidation techniques, is of great interest because conventional wastewater treatment technology is not effective enough to remove these pollutants. Electro-Fenton (EF); It is a system in which electrooxidation and electrocoagulation occur together. In this method, it is aimed to form OH radicals by catalyzing H2O2 with Fe3+ ions in an electrochemical cell. In this study, the removal of Summifix Yellow EXF reactive azo dye from aqueous solution by electro-Fenton method and optimization of process variables using response surface methodology. The effects of 5 variables as voltage, H2O2 concentration, pH, electrode spacing and treatment time on dye removal efficiency and energy consumption, which were chosen as objective functions, were investigated.  The effects of the variables on the objective functions separately and together were examined by performing 32 experiments whose working conditions were determined by the Design Expert 13 program. Values of the variables with the highest removal efiifciency of 98.5% (22.17 Wh/ L energy consumption) it was determined as 10 V of voltage, pH 2.5, 1 cm of electrode spacing, 1mL of H2O2 addition and 70 min of experiment time. In order to provide the highest removal efficiency (approximately 94%) and the lowest energy consumption (approximately 1.8 Wh/L), the optimum values of the variables suggested by the program are 10 V of voltage; pH of 4; 2.5 cm of electrode spacing; addition of 1mL H2O2 and 40 minutes of treatment time.