Boyar maddelerin granüler titanyum dioksit kullanılarak fotokatalitik gideriminin incelenmesi
Investigation of photocatalytic removal of dyestuffs by using granular titanium dioxide
Yazar: ŞAHİN GİRAY ATALI
Danışman: PROF. DR. FERYAL AKBAL
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Titanyum dioksit = Titanium dioxide

Özet:
Tez çalışmasında metilen mavisi ve malaşit yeşili boyar maddelerinin giderimi için fotokatalitik oksidasyon prosesi kullanılmıştır. Fotokatalizör olarak, toz titanyum dioksitin (TiO2) deneyler sonunda sulu çözeltiden ayrılması zor olduğundan granüler forma getirilmiştir. Granüler TiO2'in kullanılabilirliği ve tekrarlı kullanımı araştırılmıştır. Granüler TiO2'in fotokatalitik etkinliğini artırmak amacıyla silisyum katkılama yapılmıştır. Deneyler, UV ışığı ve güneş ışığı altında gerçekleştirilmiştir. UV ışıktaki deneylerde ışınlama süresi, fotokatalizör miktarı, boyar madde konsantrasyonunun fotokatalitik oksidasyon üzerindeki etkileri araştırılırken güneş ışığındaki deneylerde ışınlama süresi ve boyar madde konsantrasyonunun etkileri araştırılmıştır. Fotokatalitik oksidasyon sırasında zamana bağlı olarak boyar madde konsantrasyonunun değişimi spektrofotometrik olarak izlenmiştir ve hız kinetikleri belirlenmiştir. Metilen mavisi ve malaşit yeşili boyar maddelerinin UV ışıkta maksimum fotokatalik giderim verimleri, 20g/100mL granüler TiO2 konsantrasyonunda 10mg/L boya konsantrasyonlarında sırasıyla %83 ve %93,3 olarak bulunmuştur. UV ışıkta 5g/100mL granüler Silisyum-TiO2 konsantrasyonunda maksimum fotokatalitik giderim verimleri 10mg/L metilen mavisi ve malaşit yeşili konsantrasyonlarında sırasıyla, %90,2 ve %91,6 olarak bulunmuştur. Güneş ışığında ise 5g/30mL TiO2 konsantrasyonunda maksimum fotokatalitik giderim verimi, 10mg/L metilen mavisi ve malaşit yeşili konsantrasyonlarında sırasıyla, %100 ve %97 olarak bulunmuştur. Ayrıca toz TiO2'in görünür ışıktaki etkisini arttırmak için fosfor ile katkılandırılmıştır. Görünür ışıkta metilen mavisi boyar maddesinin maksimum fotokatalitik giderim verimi 5g/L Fosfor-TiO2 konsantrasyonunda 10mg/L metilen mavisi konsantrasyonunda %86,7 olarak bulunmuştur.

Abstract:
In the thesis, photocatalytic oxidation process was used for the removal of methylene blue and malachite green dyes. As the photocatalyst, the powder TiO2 was formed into granular form since it was difficult to separate from the aqueous solution at the end of the experiments. The usability and repeated use of granular TiO2 was investigated. Silicon has been added to increase the photocatalytic activity of granular TiO2. The experiments were carried out under UV light and sunlight. Under UV light irradiation, the effects of irradiation time, amount of photocatalyst, dye concentration on photocatalytic oxidation were investigated, while the effects of under sunlight  irradiation time and dye concentration were investigated. During photocatalytic oxidation, the change of dye concentration was monitored spectrophotometrically and velocity kinetics were determined. The maksimum photocatalytic removal efficiencies of methylene blue and malachite green dyes were found to be 83% and 93.3% under UV light, 20g/100mL granular TiO2 concentration and 10mg/L dye concentrations, respectively. Maksimum photocatalytic removal efficiencies using 5g/100mL granular Silicon-TiO2 under UV light were found to be 90.2% and 91.6%, respectively, at 10mg/L methylene blue and malachite green concentrations, respectively. The maximum photocatalytic removal efficiency at 5g/30mL TiO2 concentration under sunlight was found to be 100% and 97% at 10mg/L methylene blue and malachite green concentrations, respectively. In addition, the powder was doped with phosphorus to increase the effect of TiO2 in visible light. The maksimum photocatalytic removal efficiency of methylene blue dye in visible light was found to be 86.7% at 10 mg/L methylene blue concentration at 5g/L Phosphorus-TiO2 concentration.