Tekstil atıksularında bulunan reaktif bir boyanın fotokatalitik oksidasyonu
Photocatalytic oxidation of a reactive dye in textile effluents
Yazar: DÖNE ÇALIK
Danışman: PROF. DR. MURAT İSMET EROL
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Aktif karbon = Activated carbon ; Bor = Boron ; Fotokatalitik yöntem = Photocatalytic method ; Kırmızı çamur = Red mud ; Reaktif boyalar = Reactive dyes ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide

Özet:
Tekstil endüstrisi atıksuları boyarmaddelerle kirletilmektedir. Özellikle reaktif boyarmaddeler, kolay boyama işlemi ve kararlılığından dolayı tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tür boyarmaddeleri içeren atıksular dış ortama boşaltıldığında ise ciddi çevresel sorunlara neden olmaktadır. Tekstil atıksuyundan renk giderimi için çöktürme, adsorpsiyon, flokülasyon gibi çeşitli kimyasal ve fiziksel prosesler kullanılabilmektedir. Ancak bu teknikler biyolojik olarak giderilemeyen boyarmaddeleri sadece çamura aktardıkları için yıkıcı değildirler. Son yıllarda etkili atıksu arıtımı için ileri oksidasyon prosesleri geliştirilmiştir. Fotokatalitik oksidasyon, organik kirleticilerin tam giderimi için kullanılan ileri oksidasyon proseslerinden biridir.Bu çalışmada fotokatalitik oksidasyon yöntemiyle Everzol Black B'nin renk ve KOİ (Kimyasal Oksijen İhtiyacı) giderimi amaçlanmıştır. Deneylerde ışık kaynağı olarak UV-A, katalizör olarak TiO2, TAC(ticari aktif karbon)/TiO2, ÇAC(çay atığından üretilmiş aktif karbon)/TiO2, B1(bor oranı düşük)/TiO2, B2(bor oranı yüksek)/TiO2 ve kırmızı çamur kullanılmıştır. TiO2 katalizörü için pH, başlangıç boya derişimi, katalizör derişimi, sıcaklık ve O2 akış hızı, diğer katalizörler için pH ve katalizör derişimi değişiminin giderime etkileri incelenmiştir. Tüm katalizörler için optimum pH 3 olarak belirlenirken, optimum katalizör derişimi katalizör türüne göre değişiklik göstermiştir. Aynı boyarmadde derişiminde ve optimum koşullarda kırmızı çamur hariç tüm katalizörler için hemen hemen tam renk giderimi gözlenmiştir. KOİ giderimi ise TAC/TiO2 (% 91.11) > B1/TiO2 (% 88.09) > TiO2 (% 82.456)> ÇAC/TiO2 (% 65.96) > B2/TiO2 (% 49) şeklinde elde edilmiştir. Kırmızı çamur kullanılan sistemde ise; KOİ % 20.5 artarken, ihmal edilebilir bir renk giderimi (% 0.39) gözlenmiştir. TiO2'nin kullanıldığı sistemin renk ve KOİ giderim kinetiği incelenmiş, Langmuir-Hinshelwood modeline göre pseudo-1.mertebe olarak belirlenmiştir. Ayrıca TAC/TiO2, B1/TiO2, ÇAC/TiO2 ve B2/TiO2 katalizörlerinin SEM fotoğrafları verilmiştir.Anahtar Kelimeler: Fotokatalitik oksidasyon, TiO2, Aktif karbon/TiO2, B/TiO2, kırmızı çamur, reaktif boyarmadde, Everzol Black B

Abstract:
Wastewaters from textile industry are contaminated with dyestuffs. Especially reactive dyestuffs are extensively used due to its easy dyeing procedure and stability in textile industry. When wastewaters,which include this kind of dyestuffs, discharge to the aquatic media, it causes serious environmental problems. Various chemical and physical processes such as precipitation, adsorption, flocculation, can be used for colour removal from textile effluents. However these techniques are non-destructive for non-biodegradable dyestuffs, since they only transfer pollutant into the sludge. In recent years advanced oxidation processes have been developed for effective wastewater treatment. Photocatalytic oxidation is one of the advanced oxidation process using for complete degradation of organic pollutants.The main objective of this study was colour and COD (Chemical Oxygen Demand) removal from Everzol Black B by photocatalytic oxidation. In experiments, UV-A was used as a light source and TiO2, TAC (commercial activated carbon)/TiO2, ÇAC (activated carbon produced from waste tea)/TiO2, B1 (low boron ratio)/TiO2, B2 (high boron ratio)/TiO2 and red mud were used as a catalyst. When TiO2 was used as a catalyst; the effect of pH, initial dye concentration, catalyst concentration, temperature and O2 flow rate, for other catalysts pH and catalyst concentration were investigated for degradation. Optimum pH was 3 and optimum catalyst concentration changed for all catalysts. Except of red mud, almost complete decolorization was observed for all catalysts. COD removal arrangement was observed like that TAC/TiO2 (91.11%) > B1/TiO2 (88.09%) > TiO2 (82.456%)> ÇAC/TiO2 (65.96%) > B2/TiO2 (49%). When red mud was used in experiments; COD was increased (20.5%) and negligible decolorization (0.39%) was observed. The kinetic analysis for colour and COD removal (catalyst was TiO2) followed pseudo-first order according to Langmuir-Hinshelwood model. Also SEM photos were given for TAC/TiO2, ÇAC/TiO2, B1/TiO2, B2/TiO2.Key Words: Photocatalytic oxidation,TiO2, activated carbon/TiO2, B/TiO2, red mud, reactive dyestuff, Everzol Black B