Fe+3 iyonu ile modifiye edilmiş zeolit minerali varlığında tekstil endüstrisi banyo boyama atık suyunun heterojen foto oksidasyonu
Heterogeneous photo-fenton oxidation of textile industry dye bath wastewater by using zeolite as a catalyst modified by Fe+3 ions
Yazar: SEVİNÇ GÜVENÇ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. H. CENGİZ YATMAZ
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Atık su = Waste water ; Foto fenton yöntemi = Photo-fenton method ; Fotokatalitik = Photocatalytic ; Tekstil endüstrisi = Textile industry ; Ultraviyole ışınlar = Ultraviolet rays ; Zeolit X = Zeolite X

Özet:
Bu çalışmada, Gebze'de bulunan bir tekstil fabrikası atıksuyu kullanılarak ileri oksidasyon proseslerinden olan heterojen foto-Fenton oksidasyonunun Fe3+ iyonu ile modifiye edilmiş zeolit katalizörü varlığında ve UV-A dalga boyu eşliğinde renk giderim verimi incelenmiştir. UV-A lamba kullanılarak ve Fe+3-Z katalizör miktarı (1g/L) sabit tutularak; sıcaklık, pH ve H2O2 konsantrasyon parametrelerinin renk giderim verimine etkisi incelenmiştir. Optimum proses parametrelerine göre prosesin mineralizasyonu TOK (Toplam Organik Karbon) analizi ile değerlendirilmiştir.Yapılan çalışmalarda optimum sıcaklık 35 °C olarak tespit edilmiştir. Banyo boyama tekstil atıksuyu numunesinde asidik ortamda pH düştükçe verimin arttığı gözlenmiştir. Kullanılan atıksu çözeltisinin kendi pH sı başlangıçta 6.8 olarak ölçülmesine rağmen reaksiyon süresi boyunca ortalama 3.5'e kadar düşmektedir. Çalışılan 4 farklı hidrojen peroksit (H2O2) konsantrasyonunun renk giderim verimi, birbirine çok yakın değerlerde olmakla birlikte en iyi verim, 15mmol H2O2 kullanılarak elde edilmiştir. Belirlenen optimum şartlar altında renk giderim verimi en yüksek %74.7 olarak belirlenmiştir.UV-A lamba yanında UV-C lambalarla ve ışıksız ortamda renk giderim verimi kıyaslaması yapılmış ve UV-C tip lamba ile daha yüksek renk giderim verimi (%98.5) bulunmuş, ayrıca ışıksız ortamda verimin önemli ölçüde düştüğü (%23.4) gözlenmiştir.Zeolit üzerine yüklü miktar kadar Fe'in çözeltiye bileşik olarak eklenmesi ile homojen foto-Fenton oksidasyonu gerçekleştirilmiş ve UV-A ışığı altında renk giderim veriminin heterojen oksidasyona göre daha yüksek olduğu (%98.7) bulunmuştur.Heterojen katalizör çalışmasının avantajı gereği, katalizörün tekrar kullanılması test edilmiş ve renk giderim veriminin düştüğü gözlemlenmiştir.Heterojen foto-Fenton oksidasyon çalışmasının ayrıca mineralizasyon verimi TOK analizi ile belirlenmiş; UV-A lamba kullanılarak %45.4 ve UV-C lamba kullanılarak % 94.3 değerleri elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, color removal efficiency of the textile dye bath wastewater from a textile factory located in Gebze was investigated by heterogeneous photo-Fenton oxidation using UV-A lamps and zeolite as a catalyst modified by Fe+3 ions. The effect of parameters such as temperature, pH and hydrogen peroxide concentration were evaluated on color removal efficiency by using UV-A lamps and Fe+3-Z catalyst concentration as 1g/L. According to optimum process parameters, mineralization of the process was also performed measuring TOC values.The sample of textile dye bath wastewater effluent was investigated and experiments showed that the optimum temperature was 35°C and under acidic condition removal efficiency was increased with decreasing of pH. Although the pH was 6.8 at beginning of the reaction, it dropped until 3.5 in average during the reaction time. The color removal efficiency of four different hydrogen peroxide concentrations was obtained as almost nearly same values hence the optimum value was selected as 15mmol H2O2. Under these optimum conditions color removal efficiency was determined as 74.7% at the highest rate.Color removal efficiency using UV-A lamps was compared with the efficiency of UV-C lamps and without UV light. It was observed that the maximum color removal efficiency was 98.5% with UV-C lamps and the efficiency sharply decreased to 23.4% without UV light.Homogeneous photo-Fenton oxidation was also performed by adding as the same amount of Fe+3 ions on modified zeolite. When homogeneous and heterogeneous processes compared with the UV-A lamps the color removal efficiency was higher with homogeneous oxidation (98.7%) against heterogeneous type (74.7%).Because of re-use of catalyst is one of the advantageous of heterogeneous processes, catalyst re-use was also tested three consecutive times and the color removal efficiency declined for every time.The heterogeneous photo-Fenton oxidation mineralization efficiency was performed with TOC analysis and it was found as 45.4% for UV-A and 94.3% for UV-C lamp types.