Demir (Fe+3) ile modifiye edilmiş zeolit katalizi ile azo boya çözeltisinin fotooksidasyonu
Photooxidation of azo dyes solution by using iron modified zeolite as a catalyst which is modifed by iron
Yazar: MESUT TEKBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. NİHAL BEKTAŞ
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Azo boyar maddeler = Azo dyestuffs ; Fenton = Fenton ; Fotokatalitik yöntem = Photocatalytic method ; Renk giderme = Decolorization ; Zeolitler = Zeolites

Özet:
Bu çalısmada, tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan Reactive MonoAzo Remazol Brillant Orange 3R (C.I. Reactive Orange 16) boya çözeltisininheterojen fotokatalitik fenton oksidasyonunda renk giderim performansıincelenmistir. 500mL kapasiteli kesikli tip quartz reaktör sistemi kullanılarak UVAısıgı altında Reactive Orange 16 boya çözeltisi ile katalizör konsantrasyonu,baslangıç boya konsantrasyonu, sıcaklık, H2O2, pH ve ısık siddeti parametrelerininrenk giderim verimi üzerindeki etkileri incelenmistir ve çıkan optimum sonuçlaragöre TOK giderim verimi incelenmistir.Çesitli sıcaklıklarda (25-50oC) yapılan denemelerde sıcaklık arttıkça renkgiderim veriminin arttıgı gözlemlenmis ancak 40oC enerji verimliligi açısındanoptimum seçilmistir. Çözeltisinin baslangıç pH nı degistirerek yapılan çalısmalardaasidik ortamda pH düstükçe verimin arttıgı gözlemlenmistir ancak reaksiyonsüresinin artmasına baglı olarak pH ın giderim verimindeki rolü azaldıgındançözeltinin kendi pH sı 5.2 optimum olarak seçilmistir. Aynı zamanda H2O2konsantrasyonu yapılan degisiklik incelendiginde 15 mmol konsantrasyonlarınüzerinde renk giderim veriminin artmadıgı gözlemlenmis 15 mmol optimum olarakseçilmistir.Kataliz konsantrasyonu arttıkça renk giderim veriminin arttıgı gözlemlenmisopmimum olarak 1 g/L bulunmustur. Boya konsantrayonu arttıkça ise rekabet edenboya moleküllerinin sayısının artması nedeni ile renk gideriminin düstügügözlemlenmistir.Isık siddetinin artması, renk giderim verimini arttırdıgını göstermis dolayısıylaen iyi verimin sistemdeki 6 lambanın tümünün devrede oldugu anda bulunmustur.Katalizin yeniden kullanımı incelendiginde renk giderim verimi açısından tekrarkullanılabilirliginin uygun oldugu görülmüstür.Renk giderimi yanında prosesin mineralizasyonu ise TOK analizi ileincelenmis ve yaklasık %62 verim elde edilmistir. Zeolit üzerinde yüklü olan demirinçözeltiye geçen konsantrayonları ölçüldügünde oldukça düsük kaldıgı gözlemlenmisbu yüzden de prosesin heterojen bir yapıda oldugu sonucunu ortaya çıkarmıstır. Buamaçla heterojen Foto Fenton prosesleri klasik homejen Foto Fenton ile renk veTOK açısından kıyaslanmıs ve heterojen reaksiyonlarında homojen reaksiyonlarkadar iyi verim verdigi gözlemlenmistir. Tekrar kullanım avantajo düsünüldügündedemir yüklü zeolit ile gerçeklestirilen heterojen reaksiyonların avantajlı olduguortaya çıkmaktadır.

Abstract:
In this study, color removal efficiency of Reactive Mono Azo Remazol BrillantOrange 3R (C.I. Reactive Orange 16) is investigated by heterogeneous photo-Fenton-type oxidation. The effect of various process variables such as temperature, pH, lightintensity, initial dye solution, catalyst and H2O2 concentration were evaluated oncolor removal efficiency in a quartz batch reactor using artificial UV-A as a lightsource. Mineralization of the removal process using optimal process parameters wasevaluated by analyzing TOC values.The influence of temperature was performed at 25, 30, 35, 40, 50°C. Colorremoval was increased by increasing temperature. The optimum temperature wasselected as 40 oC. The set of experiments were performed in order to determine theeffect of initial pH for dye removal at present system. Removal efficiency increasedwith decreasing of pH but end the end of reaction time the effect of pH becomeinsignificant. Therefore further experiments were performed at initial solution pH(5.2) without changing the pH. Results showed that increasing H2O2 concentrationdid not improve the removal process efficiently with dosage more than 15mmolH2O2. Consequently, H2O2 concentration was chosen as 15mmol.By increasing catalyst dose the removal rate was increased. The increase in dyeconcentration increased the number of dye molecules therefore the removal ratedecreased consequently.Increasing of light intensity observed rising of removal efficiency. Optimumlight intensity was found as 3.55mW/cm2 (6 lamps). The reuse tests were performedin order to evaluate the catalytic activity of iron modified zeolite during successiveexperiments and thus to observe the possibility of catalyst reuse.Mineralization of the process was performed measuring by TOC values andTOC removal rate found as 62%. Leached iron concentrations into the solution weremeasured and found less than 0.5 mg/L. Color and TOC removal processes wasperformed using both heterogeneous and homogenous systems. It can be said that theheterogeneous systems was found more favorable than homogenous systems sincezeolite can be re-used in heterogeneous systems.