Zararlı organik bileşiklerin bozundurulmasına ses ötesi dalgaların (ultrasound) etkisi
Effect of ultrasound on degradation of hazardous organic compounds
Yazar: HATİCE TUĞBA GÜMÜŞDERE
Danışman: DOÇ.DR. AFİFE GÜVENÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
ÖZETYüksek Lisans TeziZARARLI ORGANİK BİLEŞİKLERİN BOZUNDURULMASINASES ÖTESİ DALGALARIN (ULTRASOUND) ETKİSİHatice Tuğba GÜMÜŞDEREAnkara ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim DalıDanışman: Doç. Dr. Afife GÜVENÇAtık sularda bulunan bozunmamış boyalar ve diğer kimyasalların çoğu tekstil endüstrisi proseslerindeüretilmektedir. Tekstil boyaları 10. 000 farklı tür boya içerir ve boya üretimi yılda 7x105 tonunüzerindedir. Bu boyaların %10'nu endüstriyel atık su arıtma prosesleriyle çevreye atılmaktadır. Buatıkların doğaya zarar vermesi ve insan sağlığını tehdit etmesi nedeniyle direkt olarak çevreyeverilmesi istenmez.Su ve atık su arıtım proseslerinde boya ve diğer zararlı organik bileşiklerin uzaklaştırılması için ilerioksidasyon proseslerinin kullanıldığı bilinmektedir. Bu teknikler içinde ses ötesi dalga (SÖD)uygulamasının hızlı gelişen tekniklerden biri olduğu söylenebilir. Ses ötesi dalgalar değişik ortamlariçinde yayılan boyuna dalgalardır. SÖD bir sıvı içnden geçtiğinde, moleküller arası bağların titreşimselhareketine neden olur ve böylece enerji yayınma yönünde ortama dik aktarılır. Ses ötesi dalga su,organik çözücü, sıvı helyum gibi akışkanlara verildiğinde ortamda önce mikrokabarcıklar oluşur,büyür ve aniden patlar. Bu olay kavitasyon olarak adlandırılır. Bu olay süresince bölgesel olarakkabarcıklarda yüksek sıcaklık (5000 K) ve basınç (1000 atm) gözlenir. Bu sıcaklık ve basınç artışıhidroksil radikali (HOâ¢), hidrojen radikali (Hâ¢), hidroperoksil (HO2) ve H2O2 gibi oksitleyici yapılarınoluşumuna neden olur.Bu çalışmanın amacı tekstil boyalarının ses ötesi dalgalar ile bozundurulmasıdır. Reactive Red 2(RR2), Reactive Blue 4 (RB4) ve Basic Yellow 2 (BY2)'nin bozundurulması, 5,10, 25, 50 ve 100mg/L başlangıç derişimlerinde periyotlu (0.1 s açık 9.9 s kapalı ve 5 s açık 5 s kapalı) ve sürekli sesötesi dalga uygulamasıyla 20 kHz'de incelenmiştir. Bozundurma işlemi 100 mL' lik ceketli silindirikcam tepkime kabında 6 saat boyunca gerçekleştirilmiştir. Boya derişimleri ses ötesi dalgauygulamasından önce ve sonra RR2, RB4 ve BY2 için sırasıyla 538.5, 596 ve 430 nm dalgaboylarında UV-Vis spektrometreyle analizlenmiştir. Başlangıç derişimi azaldıkça % bozunmaveriminin arttığı bulunmuştur. Sürekli ve periyotlu olarak ses ötesi dalga uygulandığında tepkimesüresiyle % bozunma veriminin arttığı gözlenmiştir. Uygulama türü olarak, üç boyada da sürekliolarak ses ötesi dalga uygulandığında en yüksek bozunma verimleri elde edilmiş olup, karıştırma etkisibelirgin olarak gözlenememiştir. Genel olarak RR2 ile yüksek % bozunma değerleri elde edilirken,BY2'nin düşük derişiminde 5 saatte % 100 bozunma sağlanabilmiştir.2007, 168 sayfaAnahtar Kelimeler: Ses ötesi dalgalar, Bozundurma, Reactive Red 2, Basic Yellow 2, Reactive Blue4

Abstract:
ABSTRACTYüksek Lisans TeziEFFECT OF ULTRASOUND ON DEGRADATİON OF HAZARDOUS ORGANİCCOMPOUNDSHatice Tuğba GÜMÜŞDEREAnkara ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim DalıDanışman: Doç. Dr. Afife GÜVENÇMost of unconsumed dyes and other assistant chemicals which exist in the wastewaters are beingproduced in the textile industry processes. Textile dyes include nearly 10.000 different type dyes anddyes production is over 7*105 tons annually on average. Ten percent of these dyes have beendischarged to environment by effluent of industrial wastewater treatment processes. It is not desired todischarge directly to environment, because these effluents destroy nature and threaten human health.It is well known that advanced oxidation processes are used to remove hazardous organic compoundsand dye from water and effluents of wastewater treatment plants. Among these techniques, it can besaid that application of ultrasound is one of rapidly developed techniques. Ultrasound which diffuseinto several medium are vertical waves. When ultrasound passes through a liquid, it inducesvibrational motions of the intermolecular bonds, and thus energy is transferred through the medium inthe propagational direction. When it is used in fluids such as water, organic solvents and liquidhelium, microbubbles first form in the medium and then growth and suddenly implode. Thisphenomenon is called as cavitation. Locally, the high temperature and pressure (1000 atm and 5000 K)in the bubbles are observed during this phenomenon. Increase of temperature and pressure result information of oxidizing species such as hydroxyl radicals (HOâ¢), hydrogen radicals (Hâ¢), hyroperoxylradicals (HO2) and H2O2 .The aim of this study is the degradation of textile dyes by ultrasound. The degradation of Reactive Red2 (RR2), Reactive Blue 4 (RB4) and Basic Yellow 2 (BY2) were increased for 5, 10, 25, 50 and 100mg/L initial concentration by the application of pulse (5 s-on, 5 s-off or 0.1 s-on, 9.9 s-off) andcontinuously ultrasonic irradiation at 20 kHz. The degradation was carried out in a cylindrical glassreactor with jacket (100 ml) during 6 hours. The samples before and after ultrasonic irradiation wereanalyzed by UV-VIS spectrophotometer at 538.5, 596 and 430 nm for RR2, RB4 and BY2,respectively.It was found that the degradation yield (%) increased with decreasing the initial concentration. It wasobserved that the degradation yield (%) increased with increasing reaction time when the ultrasonicirradiation was applied as pulse and continuous. The highest degradation yields for all three dyes wereobtained by continuously ultrasonic irradiation as ultrasound application type. It was not observedclearly the effect of mixing on the degradation. While the high degradation yields (%) were generallyobtained for all initial concentration of RR2, 100 % degradation was reached for low initialconcentration of BY2 at 5 hours.2007, 168 pagesKey words: Ultrasound, Degradation, Reactive Red 2, Basic Yellow 2, Reactive Blue