Aktif karbon destekli kataliz sistemlerinin sentezi ve atıksu arıtımında kullanılarak sonokatalitik performanslarının araştırılması
Synthesis of activated carbon supported catalysis systems and research for sonocatalytic performance on wastewater treatment
Yazar: MURAT KÖLEOĞLU
Danışman: PROF. DR. MEHMET UĞURLU
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Sunulan tez çalışmasında, yüksek oranda toksik madde içeren zeytin karasuyunun, ileri oksidasyon tekniklerinden sonokatalitik oksidasyon yöntemi kullanılarak  arıtılması amaçlandı. Bu işlemler için öncelikle aktif karbon (AC) üzerine TiO2, WO3 ve V2O5 yüklenerek, TiO2/AC, WO3/TiO2/AC, V2O5/TiO2/AC ve WO3/ V2O5/TiO2/AC nanopartiküllerinin sentezlenmesi gerçekleştirilmiştir.  Daha sonra, bu malzemelerin ultrasonik etkiyle, zeytin karasuyunun arıtılmasında sonokatalitik yöntemlerin kullanılması hedeflenmiştir. Deneysel çalışmalarda elde edilen katalizörler kullanılarak, süspansyonun pH' sı, katalizör miktarı, başlangıç konsantrasyonu ve ultrasonik dalga genliğine bağlı olarak atık suda renk, fenol lignin ve KOİ değerlerinde meydana gelen değişimler incelendi. Ayrıca, hazırlanan materyallere ait, TEM,SEM gibi karakterizasyon çalışmaları yapıldı.
Öncelikle her katalizör için belirli şartlarda renk, fenol, lignin ve KOİ giderimleri karşılaştırılarak en yüksek performansı gösteren katalizör WO3/TiO2/AC olarak belirlenmiş ve deneysel parametlere etkileri bu katalizör kullanılarak incelenmiştir. Amplitud oranı arttırılması ile elde edilen %13 seviyelerinde KOİ giderim oranı ultrason genliği etkisi sınırlı kaldığını göstermektedir. Amplitud oranın %50' den %70'e çıkarılması ile lignin gideriminin %34,7' den %66' ya yükseldiği gözlenmiştir. Renk ve fenol giderimlerinde ise amplitudun oranın değişimine bağlı olarak belirgin bir fark gözlenmemiştir. Bu durum sonokatalitik etkinin büyük moleküllerin parçalanmasında daha etkili olduğu buna karşın atık suyun tam mineralizasyona uğramasında tek başına yetersiz kaldığı göstermektedir. Bununla birlikte, atık su içerisine her hangi bir reaktif ilave edilmeden %60 amplitud ve 1 g/L katalizör kullanıldığında %10 seviyelerinde elde edilen KOİ gideriminin asit veya baz ilavesiyle önemli ölçüde giderimin arttığı görülmüş olup en yüksek KOİ giderim oranı pH:10 için %40 seviyelerinde gözlenmiştir.  Renk gideriminde asidik ortam etkili olurken, lignin ve KOİ giderimlerinde bazik ortamın daha etkili olduğu gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Sonokatalitik, Aktif karbon, TiO2, WO3, V2O5

Abstract:
In the present thesis study, it was aimed to purify the olive pitch containing high toxic substance by using advanced oxidation techniques using sonocatalytic oxidation method. For these processes, TiO2 / AC, WO3 / TiO2 / AC, V2O5 / TiO2 / AC and WO3 / V2O5 / TiO2 / AC nanoparticles were synthesized by first loading TiO2, WO3 and V2O5 on activated carbon (AC). Later, it was aimed to use sonocatalytic methods for the purification of olive oil by ultrasonic effect of these materials. Using the catalysts obtained in the experimental studies, changes in the color, phenol lignin and COD values of waste water were investigated depending on the pH of the suspension, the amount of catalyst, the initial concentration and the ultrasonic wave amplitude. In addition, characterization studies such as TEM, SEM of the prepared materials were carried out.
 
First, for each catalyst, color, phenol, lignin and COD removal were compared under certain conditions and the highest performance catalyst was identified as WO3 / TiO2 / AC and the effects of experimental parameters were investigated using this catalyst. The rate of COD removal at the 13% level obtained by increasing the Amplitude rate indicates that the ultrasound amplitude effect is limited. It has been observed that the lignin elimination increased to 34.7% den to 66% by increasing the Amplitude ratio from 50% to 70%. No significant difference was observed in color and phenol removal due to the change in amplitudes ratio. This suggests that the sonocatalytic effect is more effective in the disintegration of large molecules, while the waste water alone is inadequate in its full mineralization. However, when 60% of amplitudes and 1 g / L of catalyst were used without addition of any reagent in the wastewater, it was observed that the removal of COD at 10% levels significantly increased removal by addition of acid or base and the highest COD removal rate was 40% respectively. While the acidic medium is effective for color removal, the basic environment is more effective for lignin and COD removal.

Keywords: Sonocalytic, Activated carbon, TiO2, WO3, V2O5