Fotokataliz ve sonofotokataliz prosesleriyle sulardan boyar madde giderimi
Dye removal from aqueous solutions with photocatalysis and sonophotocatalysis processes
Yazar: ASMAA GHAZI JAMEEL ALWINDAWI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEZEN KÜÇÜKÇONGAR
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
İleri oksidasyon prosesi (İOP) türlerinden biri olarak tanımlanan fotokatalizin, ekolojik olarak diğer mevcut tekniklere göre büyük avantajları vardır. Bununla birlikte, sonokimya, suya verilen ultrases dalgalarının kimyasal etkileriyle birleşmektedir ve bazı araştırmacılar azo boyaların bozunumu için hidrofilik ara ürünlerin oluşumu, reaksiyon hacmi ve kirliliğin değişkenliğinin bir sonucu olarak bu prosesi kullanmışlardır. Sonofotokataliz, sonoliz ve fotokataliz metotlarının kombinasyonu olan, tercih edilebilir bir seçenektir. TiO2 (Degussa P25, %75 anataz ve %25 rutil) çevresel ortamlarda farklı kirleticilerin bozunumu amacıyla yaygınlıkla kullanılan bir fotokatalizördür. Ayrıca, her iki yöntemde de etkinliklerini arttırmak için fotokatalizörler birçok metal, metal olmayan ve asil metallerle doplanmaktadır. Bu amaç için farklı metotlar kullanılmaktadır, fakat gümüşün (Ag) fotokatalitik üretim ilişkilerinde en etkili metal olduğu düşünülmektedir. Öte yandan, geri kazanma ve geri dönüşümün yanındaki fotokatalizörlerin aktivitesi göz önünde bulundurulmalıdır. Fotokatalitik/sonokatalitik dejenerasyondan sonra ayrılma ve geri dönüşüm ile ilgili olarak, manyetik TiO2 bazlı foto katalizörler yeni üretilen ilgi alanlarına sahiptir. 
Bu çalışmada, Ag/TiO2 katalizörünü sentezlemek için hem su-yağ mikroemülsiyon hem de fotokimyasal biriktirme yöntemini kullandık. Bununla birlikte, Ag/TiO2 katalizöründe katkılı manyetik Fe3O4 için ortak çökeltme prosesini kullandık. X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), (EDX) ve Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) analizleri ile Ag/TiO2/Fe3O4 katalizörünün fiziksel ve kimyasal özellikleri karakterize edildi. Tekstil endüstrisinde en yaygın olarak kullanılan kırmızı reaktif 195 boyayı gidermek için Ag/TiO2/Fe3O4 katalizörleri kullanıldı. Boya giderimi, fotokataliz oksidasyonu ve sonofotokataliz yöntemleri ile, UV-A ve görülebilir ışık kullanılarak incelenmiştir. Optimum şartlarda (UV-A ve görünür ışık yoğunluğu 27 W, 25 mg/L başlangıç RK195 konsantrasyonu, pH 6 ve  0.1 g/L katalizör miktarında), manyetik Ag/TiO2/Fe3O4(І) ve Ag/TiO2/Fe3O4(ІІ) kullanımında fotodegradasyon, görünür ışığın 120 dakikalık ışınımında %92 ve %72 olarak, ancak bozunma UV-A ışınlanmasından 30 dakika sonrası için %92 ve %65 olarak bulunmuştur. Ayrıca, manyetik Ag/TiO2/Fe3O4(I) ve Ag/TiO2/Fe3O4(II)'nin sonofotodegradasyonu 120 dakikalık görünür ışıkla ışınlanmasında %96 ve %85 olarak bulundu, ancak UV-A 30 dakikalık ışınlamasında degradasyon %95 ve %85 düzeyinde bulundu. Ayrıca, manyetik Ag/TiO2/Fe3O4(I) ve Ag/TiO2/Fe3O4(II), 4-5 kez distile su ile yıkadıktan sonra yeniden kullanıldı.

Abstract:
Photocatalysis defined as is one of the different types of AOPs, ecologically friendly processes have a major advantage over certain current techniques. Nevertheless, the sonochemistry mostly incorporates the chemical impacts created by ultrasound once the sound wave has expressed through a water solution and several researchers have been planned to the debasement of azo colors by sonochemical process as a result of the generation of hydrophilic intermediate items, reaction volume, and variableness of the contaminate. Sonophotocatalysis it represents the combination of two method sonolysis with photocatalysis that commonly observed as a reasonable choice. TiO2 (Degussa P25, 75% anatase and 25% rutile) is commonly used as photocatalyst for different contaminant degradation from environmental media . Moreover, to increase their activity in both two methods, photocatalysts have been doped with many metals, non-metals, and noble metals. Through a different metal was used for this aim, silver (Ag) suggested to be the most attractive in relations of photocatalytic production. On the other hand, the activity of photocatalysts next to recover and recycle must be considered. With concern to separation and recycle after photocatalytic/sonocatalytic degeneration, magnetic TiO2-based photo-catalysts have newly produced interests. 
In this study, we used both the water-oil microemulsion and photochemical deposition method to synthesize Ag/TiO2 catalyst. Moreover, we used co-precipitation for doped magnetic Fe3O4 on Ag/TiO2 catalyst. The physical and chemical properties of the Ag/TiO2/Fe3O4 catalyst characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), (EDX) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analyses. The Ag/TiO2/Fe3O4 catalysts were used to remove the most commonly used reactive red 195 dye in the textile industry. The removal was investigated using photocatalysis oxidation and sonophotocatalysis method with different light types such as UV-A and visible light. In the optimum condition (UV-A and visible light intensity 27 W, 25 mg/L initial RR195 concentration, pH 6 ve  0.1 g/L catalyst dose) of photocatalysis, the photodegradation of magnetic Ag/TiO2/Fe3O4 (І) and Ag/TiO2/Fe3O4 (ІІ), was found 92% and 72% at 120 min irradiation of visible light but the degradation was 92% and 65% at 30 min irradiation of UV-A light. While in case of the sonophotocatalysis, the degradation of magnetic Ag/TiO2/Fe3O4 (І) and Ag/TiO2/Fe3O4 (ІІ) was found 96% and 85% at 120 min irradiation of visible light but the degradation was 95% and 85% at 30 min irradiation of UV-A light. However, magnetic Ag/TiO2/Fe3O4 (I) and Ag/TiO2/Fe3O4 (II) was reused after rinsed 4-5 time with distilled water.