Calmagite'nin bozunma kinetiğinin ileri oksidasyon yöntemleri ile incelenmesi
Investigation of degradation kinetics of Calmagite by using advanced oxidation processes
Yazar: CEREN UĞURLAR
Danışman: PROF. DR. NECATİ MENEK
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Tekstil endüstrisi tarafından oluşturulan atık sular önemli miktarda azo boyarmadde içermektedir. Azo boyarmaddeler ve türevleri biyolojik, fiziksel ve kimyasal parçalanmaya karşı dayanıklı, kanserojen etkiye sahip, ekosistem için zararlı bileşiklerdir. İleri oksidasyon teknikleri parçalanmaya dirençli çok çeşitli oganik kirliliklerin gideriminde etkin yöntemler olarak bilinmektedir. Bu çalışmada, azo boyarmaddelerden olan 1-(1-Hidroksi-4-metil-2-fenilazo)-2-naftol-4-sülfonik asit (Calmagite)?in H2O2, H2O2/UV, TiO2/UV ve US yöntemleri ile bozunma kinetiği araştırılmıştır. 
Bütün çalışmalar universal tampon olarak kabul edilen Britton Robinson tamponunda (pH 2,0-12,0), oda sıcaklığında yürütülmüş ve çalışmalarda UV ışın kaynağı olarak 254 ve 365 nm dalga boylarında ışıma yapan Camag marka fotokabin kullanılmıştır. Calmagite?nin bozunma kinetiği UV-Vis Spektrofotometre ile maksimum absorbansın gerçekleştiği dalga boyu esas alınarak izlenmiştir.
Calmagite?nin bozunma kinetiği derişime, pH?ya, H2O2 derişimine ve TiO2 miktarına bağımlı olarak incelenmiş ve deneysel çalışmalar sonucu optimum şartlar sırasıyla 2,1x10-5 M, pH 11,00, 100 mmol/L ve 0,5 g/L olarak bulunmuştur. 
Yapılan çalışmalarda, H2O2 ve H2O2/UV ortamlarında renk gideriminin, TiO2/UV ortamına oranla daha hızlı gerçekleştiği görülmüştür. H2O2 ve H2O2/UV ortamında Calmagite?nin zamanla bozunmasına ait spektrumda, azo grubuna ait 602 nm?deki absorpsiyon piki azalırken; 220 nm?de aromatik yapıya ait absorpsiyon pikinde herhangi bir değişme olmadığı belirlenmiştir. TiO2/UV ortamında ise, azo grubuna ait absorpsiyon piki H2O2 ortamına benzer şekilde azalmış, bunun yanında aromatik yapıya ait absorpsiyon piki de düşüş göstermiştir. Bu durum TiO2/UV sisteminde 120 dakika sonunda renk giderimi yanında Calmagite?nin aromatik yapısında da neredeyse tam bir bozunma olduğunu göstermektedir. Çalışmalarda ultrasonik etkinin de reaksiyon hız sabitini arttırdığı tespit edilmiştir. Ultrasonik etkinin kullanıldığı deneylerde Calmagite?nin bozunma hız sabiti H2O2/UV/US > H2O2/US > TiO2/UV/US > TiO2/US > US sırasıyla azalmaktadır. Renk gideriminde homojen ileri oksidasyon tekniklerinin daha etkin olmasına karşın, boyarmaddelerin CO2 ve H2O gibi zararsız son ürünlere dönüşmesi (mineralizasyon) söz konusu olduğunda heterojen ileri oksidasyon tekniklerinin daha başarılı olduğu belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Azo boyarmadde, Calmagite, TiO2, Fotokatalizör, İleri Oksidasyon Teknikleri, Fotokatalitik Bozunma

Abstract:
Wastewaters generated by the textile industries are known to contain considerable amounts of azo dyes. Azo dyes and their derived products are resistant to biological, physical and chemical degradation and present serious carcinogenic effects. Advanced oxidation processes (AOPs) have proved very effective in treatment of the various hazardous organic pollutants in water. In this study, the photocatalytic degradation kinetic of an azo dye Calmagite was investigated by H2O2, H2O2/UV, TiO2/UV and US processes. 
Studies were carried out in universal Britton-Robinson Buffer solution (pH 2,0-12,0) at room temperature and for the degradation by UV light (254 and 366 nm),  Camag photoreactor was used. The degradation kinetics of Calmagite was monitored by UV-Vis Spectrophotometer at the  maximum absorption wavelength.
The operating parameters, initial dye concentration, pH, H2O2 concentration and TiO2 dosage were systematically determined and the optimum conditions were identified as 2,1x10-5 M Calmagite, pH 11,00, 100 mmol/L H2O2 and 0,5 g/L TiO2 respectively.
In this study, in the presence of H2O2 and H2O2/UV, decolorization was completed in relatively short time in comparision with TiO2/UV process. The absorbance at 602 nm belongs to the azo (-N=N-) group decreased gradually but the absorbance at 220 nm represents the aromatic structure of dye and there was not a single decrease in that peak with H2O2 and H2O2/UV processes. In the precense of TiO2/UV, the absorbance at 602 nm was decreased gradually in time and besides that, the absorbance at 220 nm was decreased during irradiation too. That means besides decolorization, degradation is also occurred in TiO2/UV system and at optimum conditions dye undergoes almost a complete degradation in 120 minutes. It was observed that the reaction rate accelerated in the presence of ultrasound energy during the experiments. The order of Calmagite degradation efficiencies by ultrasound effect is H2O2/UV/US > H2O2/US > TiO2/UV/US > TiO2/US > US. From the results, it?s obvious that homogeneous processes are more effective than heterogeneous processes for decolorization. But also for the mineralization of azo dyes, it was observed that heterogeneous processes are more successful.
Key Words: Azo dyes, Calmagite, TiO2, Photocatalyst, Advanced Oxidation Process, Photocatalytic Degradation