Boyar madde içeren atık suların arıtımında farklı fotokatalitik oksidasyon parametrelerinin araştırılması
Investigation of different photocatalytic oxidation parameters in treatment of dye solutions
Yazar: ÇİĞDEM ŞAFAK SAĞLAM
Danışman: YRD. DOÇ. DR. H. CENGİZ YATMAZ
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ticari tekstil boyar maddelerden olan Remazol Brilliant Red F3B (C.I. Reactive Red 180 ? mono azo) sulu çözeltisinin düşen film reaktörde fotokatalitik oksidasyon performansını saptamak ve oksidasyona etki eden parametreleri araştırarak optimum koşulları belirlemek için fotokatalitik oksidasyonla renk giderim verimleri ve mineralizasyon çalışmaları yapılmıştır. Fotokatalitik oksidasyon performansı üzerinde etkisi olduğu bilinen lamba tipi, katalizör tipi, katalizör yükü ve başlangıç boya konsantrasyonu bu çalışmada incelenen parametrelerdir.Düşen film reaktörde fotokatalitik oksidasyon prosesi, farklı iki ultraviyole lamba (UV?A ve UV?C) ve değişik yarı iletken fotokatalizörler (TiO2 P?25, TiO2 Hombikat UV 100, TiO2 Tronox, ZnO Fluka ve ZnO Sigma) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Remazol Brilliant Red F3B için fotokatalitik oksidasyon prosesinde uygun katalizör ve lamba tipi seçimi, katalizör yükü, başlangıç boya konsantrasyonu parametreleri incelenmiştir. Renk giderim verimleri boyar madde konsantrasyonlarının spektrofotometrik ve fotometrik absorbans ölçümleriyle, organik madde giderimi ise TOK analizi ile saptanmıştır.Fotokatalitik oksidasyon deneyleri sonucunda RR 180 için kullanılan katalizörler arasında ZnO Fluka'nın hem UV?A'da hem de UV-C'de en yüksek fotokatalitik renk giderim verimine sahip olduğu tespit edilmiştir. Kataliz yükünün 1.5 g/L den itibaren çok fazla giderim verimine katkısı olmadığı aksine daha yüksek miktarlardaki kataliz yüklemesinin verimde düşüşe neden olduğu; başlangıç boya konsantrasyonun artmasıyla giderim veriminin düştüğü tespit edilmiştir. Ayrıca deneysel veriler yalancı birinci derece hız modeli ve Langmuir ? Hinshelwood izoterm kinetik modeli ile açıklanmıştır. Mineralizasyon sonucu verimi incelendiğinde TOK giderim verimlerinin belirlenen süre için düşük kaldığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, the photocatalytic oxidation performance of the aqueous solutions of Remazol Brilliant Red F3B (C.I. Reactive Red 180 ? mono azo), a common commercial dyestuff in textile applications, was investigated. The parameters affecting photocatalytic degradation performance i.e. wavelength and semi-conductor catalyst type, catalyst loading and dye concentration were performed in order to identify optimum conditions. Mineralization performance was determined based on organic matter removal by TOC analysis.Photocatalytic oxidation was carried out in a falling film reactor, using two different type ultraviolet lamps (UV?A and UV?C) and five different semiconductor photocatalysts (TiO2 P?25, TiO2 Hombikat UV 100, TiO2 Tronox, ZnO Fluka and ZnO Sigma).As a result of photocatalytic oxidation experiments, it was observed that among the five different catalyst types, ZnO Fluka showed the highest photocatalytic decolorization efficiency under both UV?A and UV-C lamp types. Therefore, UV-A lamp type and ZnO Fluka were selected for the evaluation of catalyst loading. Optimum catalyst loading was found out as 1.5 g/L. For both lamp types it is figured out that color removal efficiencies were decreased with increasing dye concentrations. In addition, experimental data was evaluated using pseudo first order rate model and the Langmuir-Hinselwood kinetic model. On the other hand, TOC mineralization efficiency required more time than color removal efficiency.