Organik kirletici içeren atık suların elektro-fenton yöntemiyle arıtılması
Treatment of wastewaters containing organic pollutants by the electro-fenton method
Yazar: ALİ ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tezde, su arıtımı için bazı kalıcı organik kirleticilerin yükseltgenmelerinde elektro-Fenton yönteminin kullanımına yönelik detaylı bir araştırma yürütülmüştür. Bu yöntemde elektrokatalitik olarak hidroksil radikalleri oluşturulur ve bunlar organik kirleticilerin yükseltgenmesinde kullanılır. Bu çalışma üç ana bölümden oluşmaktadır. İlk olarak önemli organik kirleticiler olan bazı pestisit ve sentetik boyar maddelerin karbon keçe katot kullanılarak elektro-Fenton yöntemiyle yükseltgenmesi ve mineralizasyonu incelenmiştir. Hidroksil radikalleri ve organik kirleticiler arasındaki tepkimenin hız sabiti yarışma kinetiği yöntemiyle belirlenmiştir. Yükseltgenme ara ürünlerinin sistematik analizleri organik kirleticilerin aromatik ara ürünler, kısa zincirli alifatik karboksilik asitler ve anorganik iyonlar olmak üzere üç ara ürün formuna dönüştüğünü göstermiştir. Bu ara ürünlere dayanılarak her kirletici için bir mineralizasyon şeması önerilmiştir. İkinci aşamada karbon köpük elektrodun elektro-Fenton yönteminde kullanılabilirliği ilk defa bu çalışma kapsamında araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, karbon köpük elektrodun karbon keçe elektroda göre H2O2 üretiminde yaklaşık üç kat daha etkin olduğunu göstermiştir. Çalışmanın üçüncü aşamasında ise anot olarak kullanılan bor katkılı elmasın (BDD) elektro-Fenton yönteminde karbon köpük katot varlığında etkinliği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre elektro-Fenton yönteminde BDD kullanımının organik kirletici ve toplam organik karbon (TOK) giderimini önemli derecede artırdığı gözlenmiştir. Ayrıca BDD elektrodun organik kirleticilerin yükseltgenmesi sonucu oluşan ara ürünlerin elektroliz ortamında birikmesi üzerine önemli etkiye sahip olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, a detailed investigation has been carried out on the use of electro-Fenton technique for the oxidation of the some persistent organic pollutants for the sake of water remediation. This technique produces hydroxyl radicals by electrocatalytically and uses them to oxidize the organic pollutants. The overall study can be divided into three parts. Firstly, the oxidation and mineralization of some selected pesticides and synthetic dyes which are important organic pollutants were performed by the electro-Fenton process using a carbon felt cathode. The rate constants of the reaction between hydroxyl radicals and the organic pollutants were determined by the competition kinetic. The systematic analysis of the oxidation intermediates showed that the initial organic pollutants were converted into three intermediate forms; organic intermediates, short-chain aliphatic carboxylic acids and inorganic ions. Based on these intermediates, a mineralization scheme was proposed for each compound. In the second part of the study, the use of the carbon sponge (CS) cathode in the electro-Fenton process was investigated for the first time in this work. The obtained results showed that the H2O2 formation ability of CS cathode was three times higher than that of carbon felt cathode. In the third part, the effect of boron doped diamond (BDD) electrode used as anode on the efficiency of electro-Fenton method was investigated in the presence of CS cathode. The results showed that the removal of organic pollutant and total organic carbon increased prominently in the presence of BDD anode. Moreover, BDD anode affected the accumulation charecteristics of the intermediates formed during the electro-Fenton method.