Ultrases destekli ileri oksidasyon prosesi ile azo boya giderimi
Azo dye removal by ultrases supported advanced oxidation process
Yazar: ELİF TEKMAN
Danışman: PROF. DR. AYLA ARSLAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tekstil kimyasalları arasında özellikle asit boyarmaddeleri ve yardımcı kimyasal maddeleri yüksek çözünürlükleri, arıtmaya dirençli ve bazen toksik özellik gösterebilen yapıları nedeni ile birçok çevresel probleme neden olmaktadır. Atıksularda boyar madde ve renk giderim verimleri boyar madde türüne göre farklı olabilmektedir. Bu nedenle alternatif arıtım teknikleri geliştirilmiştir. Bu yöntemler arasında ultrasonik arıtım, son yıllarda dikkat çekmektedir. Son yıllarda ultrasonik prosesler ile boya giderimi çalışmaları tek başına uygulanabildiği gibi, yardımcı kimyasal maddeler ekleyerek yapılan çalışmalar da dikkat çekmektedir. Bu çalışmada tekstil endüstrilerinde yaygın kullanıma sahip ve azo boya sınıfında yer alan Telon Red MGWN boyar maddesi içeren sulu çözeltilerin arıtılabilirliği araştırılmıştır.  Prob tipi sonikatör kullanılarak yürütülen deneysel çalışmalar ile sonikasyon prosesi optimum deney şartları belirlenmiştir. Bunun için; sonikasyon cihazı %40, %60 ve %80 olmak üzere üç farklı genlik değerinde çalıştırılarak en yüksek giderim veriminin elde edildiği genlik değeri tespit edilmiştir. Çalışmalara %60 genlik ile devam edilmiştir. Proses değişkenleri olarak pH, sıcaklık, başlangıç konsantrasyonu ve reaksiyon süresinin giderim üzerine etkileri değerlendirilmiştir. Optimum pH değeri 2, sıcaklık 21 0C, başlangıç konsantrasyonu 30 mg/L ve süre 60 dakika olarak belirlenmiştir. Sonikasyon prosesinin etkinliğini arttırmak için oksidant ve katalizör ilavesi yapılmıştır. Oksidant olarak Potasyum Persülfat (K2S2O8) ve katalizör olarak ise nano Çinko Oksit (ZnO) kullanılmıştır.Optimum oksidant dozu 30 mM ve katalizör dozu ise 0.75 g/L olarak belirlenmiştir. Kinetik çalışmaları sonuçlarına göre en yüksek reaksiyon hız sabiti k değerine 0,0188 (dak)-1 ile US/PS/ZnO/Hava prosesinde ulaşılmıştır. Sulu çözeltilerden azo boya gideriminde, belli seviyeye kadar giderim sağlayabilecek bir ön arıtım basamağı olarak ultrasonik arıtım uygulanabilir.

Anahtar Kelimeler: K2S2O8 Oksidantı, Sonokimyasal Proses, Tekstil Boyası, Telon Red MGWN, ZnO Katalizörü.

Abstract:
Among textile chemicals, especially acid dyestuffs and auxiliary chemicals cause many environmental problems due to their high solubility, resistance to treatment and sometimes toxic properties. Dyestuff and color removal efficiencies in wastewater can be different depending on the type of dyestuff. Therefore, alternative treatment techniques had been developed. Among these methods, ultrasonic treatment has attracted attention in recent years. Dye removal studies with ultrasonic processes can be applied alone in recent years, as well as studies done by adding auxiliary chemicals. In this study, the treatability of aqueous solutions containing Telon Red MGWN dyestuff, which is widely used in textile industries and is in the azo dye class, was investigated. Optimum experimental conditions for the sonication process were determined with the studies carried out using a probe type sonicator. For this, the sonicator was operated at three different amplitude values as 40%, 60% and 80%, and the amplitude value at which obtained the highest removal efficiency was determined. Studies were continued with 60% amplitude. The effects of pH, temperature, initial concentration and reaction time on removal were evaluated as process variables. The optimum pH value as 2, the temperature as 21oC, the initial concentration as 30 mg/L and the time as 60 minutes were determined. In order to increase the efficiency of the sonication process, oxidant and catalyst were added. Potassium persulfate (K2S2O8) was used as an oxidant and nano powder Zinc Oxide (ZnO) was used as a catalyst. The optimum oxidant dose was determined as 30 mM and the catalyst dose was 0.75 g/L. According to the results of the kinetic studies, the highest reaction rate constant k value was obtained with 0.0188 (min)-1 in the US/PS/ZnO/Air process. In the removal of azo dye from aqueous solutions, ultrasonic treatment can be applied as a pre-treatment step that can provide removal up to a certain level.

Keywords: K2S2O8 Oxidant, Sonochemical Process, Textile Dye, Telon Red MGWN, ZnO Catalyst.