Sulu çözeltilerden fenol ve metilen mavisinin gideriminin fotokatalitik degradasyon yöntemi ile incelenmesi
Investigation of removal of phenol and methylene bluefrom water solutions by photocatalitic degradation
Yazar: MELİHA SELOĞLU
Danışman: PROF. DR. GÜLBEYİ DURSUN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Dünyada ve ülkemizde endüstriyel faaliyetler önemli bir yer tutmaktadır. Endüstriyel
faaliyetler; şehirleşme, teknolojide meydana gelen ilerlemeler ve artan nüfus gibi birçok
etmen nedeniyle gün geçtikçe artmakta ve doğal kaynaklar ise tükenmektedir. Bunun
yanında endüstriyel prosesler sonucu oluşan atık sular içeriklerinde bulunan çeşitli
kimyasallar, ağır metaller gibi maddeler ile çevre kirliliği oluşturarak insanların
sağlığını ve doğadaki diğer canlıların hayatını tehdit etmektedir.
Endüstriyel atık sularda bulunan en önemli kirleticiler arasında aromatik bileşikler
sınıfına dahil olan fenol ve boyar maddeler yer almaktadır. Endüstriyel kaynaklı
aromatik bileşik içeren atık suların arıtımı zordur ve ileri arıtma tekniği gerektirir. Etkin
bir atık su arıtımı için son yıllarda alternatif bir metod olarak ileri oksidasyon prosesleri
geliştirilmektedir. Fotokatalitik oksidasyon, organik kirleticileri CO2 ve H2O gibi son
ürünlere parçalayan ileri oksidasyon proseslerinden bir tanesidir.
Bu çalışmada, endüstriyel atık sularda yüksek oranda bulunabilen fenol ve metilen
mavisinin ZnO fotokatalizörü kullanılarak kesikli sistemde giderimi için tasarımı ve
imalatı gerçekleştirilecek olan fotokatalitik reaktörde degradasyonu incelenmiştir. Bu
kapsamda fotokatalitik degredasyon verimi üzerine, fotokatalizör yükü, başlangıç fenol
konsantrasyonu, hava giriş hızı, başlangıç çözelti pH'ı, fotokatalitik reaktör işletim
sıcaklığı gibi parametrelerin etkileri incelenerek fenol ve metilen mavisi giderimi ile
birlikte toplam organik karbon (TOC) giderim düzeyleri de zamana bağlı olarak
araştırılmıştır.
Önemli ileri oksidasyon parametreleri olan pH, sıcaklık, başlangıç boyar madde
derişimi ve ZnO derişiminin % renk ve TOC giderim etkilerini incelemek üzere Yanıt
Yüzey Yöntemi (YYY) kullanılmıştır. Yanıtlar ve proses değişkenleri arasındaki
etkileşimi elde etmek ve verileri incelemek üzere ANOVA analizi kullanılmıştır.
Giderim yüzdelerinin tahmin edilmesi için ikinci dereceden regresyon modelleri,
Design Expert 10 yazılım programı kullanılarak geliştirilmiştir. Klasik yöntemle elde
edilen optimum ileri oksidasyon parametreleri YYY ile bulunan optimum parametreler
ile karşılaştırılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Metilen mavisi, fenol, boyar madde, fotokatalitik degradasyon,
TOC, yanıt yüzey yöntemi.

Abstract:
Industrial activities have an important place in the world and in our country.
Industrial activities are increasing due to many factors such as urbanization,
developments in technology and growing population day by day and natural resources
are running out. Besides that, wastewater from industrial processes occurs
environmental pollution with various chemicals, heavy metals, etc. in their contents and
it threatens the health of people and the lives of other living things in nature.
Phenol and dyestuffs, which are included in the aromatic compounds class, are
among the most important pollutants found in industrial wastewater. Treatment of
wastewater containing aromatic compounds of industrial origin is difficult and requires
advanced purification techniques. In recent years, advanced oxidation processes have
been developed as an alternative method for effective waste water treatment.
Photocatalytic oxidation is one of the advanced oxidation processes that break down
organic pollutants into end products such as CO2 and H2O.
In this study, photocatalytic reactor to be designed and manufactured for the removal
of phenol and methylene blue, which can be highly found in industrial wastewater, in
batch system using ZnO photocatalyts is investigated In this context, the effects of
parameters such as photocatalyst amount, initial phenol concentration, air inlet velocity,
initial solution pH, photocatalytic reactor operating temperature on photocatalytic
degradation efficiency were investigated and time depending phenol and methylene
blue removal as well as total organic carbon (TOC) removal levels have been
investigated.
Response Surface Method (RSM) was used to examine the effects of important
advanced oxidation parameters such as pH, temperature, initial dyestuff concentration
and ZnO concentration on decolorization. ANOVA analysis was used to obtain the
interaction between responses and process variables and to examine the data. Second
order regression models for estimation of removal percentages were developed using
the Design Expert10 software program. Optimum advanced oxidation parameters
obtained by classical method were compared with optimum parameters found by RSM.
Keywords: Methylene blue, phenol, dyestuff, photocatalytic degradation, TOC,
response surface method.