K-asit'in foto-fenton ileri oksidasyonunun modellenmesi, optimizasyonu ve toksisitelerinin incelenmesi
Photo-fenton advanced oxidation of aqueous K-acid: Process modelling, optimization and investigation of toxicities
Yazar: ARZU BETÜL YALABIK
Danışman: DOÇ. DR. İDİL ARSLAN ALATON
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Aktif çamur sistemi = Activated sludge system ; Fotokatalitik = Photocatalytic ; Fotokimyasal reaksiyonlar = Photochemical reactions ; Oksitlenme = Oxidation ; Optimizasyon = Optimization ; Toksisite = Toxicity

Özet:
Naftalen sülfonatlar, içerdikleri sülfonat (SO3-) fonksiyonel grup sayesinde suda yüksek oranda çözünen, polar, aynı sebepten dolayı oksidatif (biyolojik, kimyasal, fotokimyasal) tepkimelere karşı da oldukça dirençli yapıya sahiptirler. Bu deneysel çalışmada, ticari önemi yüksek bir boyarmadde sentez kimyasalı olan, içerdiği 3 adet sülfonat grubu nedeniyle oksidatif ayrışmaya son derece direnç gösteren K-asidin (KA) Foto-Fenton (Fe2+/H2O2/UV-C) ileri oksidasyon prosesi ile arıtılabilirliği araştırılmıştır. Prosesi etkileyen başlıca parametrelerin (giriş KOİ içeriği, başlangıç H2O2 ve Fe2+ konsantrasyonları, ayrıca fotokimyasal arıtma süresi), arıtım verimleri (KA, KOİ, TOK) üzerindeki etkileri söz konusu kirleticinin tam ve kısmen oksidasyonu için ayrı ayrı olarak Yanıt Yüzey Yöntemi (YYY) ile modellenmiş ve optimize edilmiştir. Deneysel ve istatistiksel tasarım çalışmaları sonucunda, KA içeren atıksuları için tipik olan 450 mg/L giriş KOİ değeri için optimum deneysel koşullar tam oksidasyonu için (H2O2)0= 37.5 mM, (Fe2+)0= 0.8 mM ve tr= 83 dk. ve kısmen oksidasyonu için (H2O2)0= 20 mM, (Fe2+)0= 0.4 mM ve tr= 55 dk. olarak bulunmuştur. Farklı giriş KOİ değerleri ve oksidasyon dereceleri için polinomal regresyon modeli tarafından belirlenen optimum reaksiyon koşullarında Foto-Fenton arıtımına tabi tutulmuş KA çözeltilerinin sentetik olarak hazırlanmış evsel atıksuya aklime edilmiş heterotrof biyokütlenin oksijen tüketim hızına başlangıçta zaten az olan olumsuz etkinin fotokatalitik arıtma süresi sonunda tamamının giderilebildiği ve reaksiyon süresi sonunda proses oksidasyon ürünlerinin ekotoksikolojik bir risk oluşturmadığı bulunmuştur.

Abstract:
Naphthalene sulphonates are polar, hydrophilic and extremely resistant to oxidative (biological, chemical and photochemical degradation) reactions due to the functional sulphonate group which is included in their structure. In this experimental study, the treatability of K-acid (KA) that is used for the synthesis of dyes, has also utmost economic importance and resistant to oxidative degradation due to the presence of three sulphonate groups is investigated with Photo-Fenton (Fe2+/H2O2/UV-C) advanced oxidation process. Main parameters (initial COD values, initial H2O2 and Fe2+ concentrations and photochemical treatment time) affecting the treatment efficiency (KA, COD, TOC) are individually modeled and optimized for the ultimate and partial oxidation of the aforesaid pollutant by using Response Surface Methodology. As a result of experimental and statistical design studies, wastewaters containing KA with a typical COD value of 450 mg/L, optimum experimental conditionals are found for the ultimate advanced oxidation and for the partial advanced oxidation (H2O2)0= 37.5 mM, (Fe2+)0= 0.8 mM ve tr= 83 min., for; (H2O2)0= 20 mM, (Fe2+)0= 0.4 mM ve tr= 55 min. respectively. Aqueous KA, which are subjected to Photo- Fenton treatment in optimum reaction conditions, determined by polynomial regression model for the different initial COD values and oxidation degrees, do not have any negative effect on oxygen utilization rate of the heterotrophic biomass aclimated to synthetic domestic wastewater at the end of the photocatalytic treatment process, while having a low negative effect at the beginning. At the end of the reaction time, oxidation product of process do not pose an ecotoxicological risk.