Fenton ve foto-fenton esaslı proseslerle organofosforlu pestisitlerin gideriminin araştırılması
Investigation of organophosphorus pesticide removal by fenton and photo-fenton based processes
Yazar: SAFİYE HİLAL AZAK
Danışman: DOÇ. DR. SEVAL KUTLU AKAL SOLMAZ
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Organofosforlu pestisit Dimetoat ve Monokrotofos oldukça toksik, endokrin bozucu kimyasallardır ve insan sağlığı açısından kanserojen olma riski vardır. Bu tez çalışmasında, DMT ve MCP pestisitlerinin sulardan giderimi için Fenton, Fenton benzeri, Foto-Fenton ve Foto-Fenton benzeri proseslerin verimliliği araştırılmıştır. Fenton ve Fenton benzeri proseslerde optimum proses koşulları Merkezi Kompozit Dizayn (MKD) yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Foto-Fenton prosesi olarak bu çalışma kapsamında özgün tasarlanan bir fotoreaktör kullanılmıştır. Foto-Fenton ve Foto-Fenton benzeri proseslerde optimum UV ışık şiddeti konvansiyonel optimizasyon yöntemi ile belirlenmiştir. DMT ve MCP'nin ayrışma verimi ve TOK giderimi üzerinde en önemli etkiye başlangıç pestisit konsantrasyonunun sahip olduğu, Fe(II) ve Fe(III) katalizörlerinin ise Fenton reaksiyonlarını yönlendirici bir etkisi olduğu belirlenmiştir. DMT ve MCP pestisitlerinin ayrışması sonucu oluşan FeH2PO4+/FeH2PO42+ kompleksleri, reaksiyon kinetiğini değiştiren geciktirici etkilere neden olmuş, bu etkiler MCP ile çalışılan Fenton ve Fenton benzeri proseslerde daha fazla görülmüştür. Foto-Fenton ve Foto-Fenton benzeri prosesler de ise, FeH2PO42+ komplekslerinin UV-A ışıması ile fotolizi DMT ve MCP ayrışma ve mineralizasyon verimini arttırmıştır. FeH2PO42+ komplekslerinin en etkin fotolizi, çalışılan bütün Foto-Fenton prosesleri için 16x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde gerçekleşmiştir. 45x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde ise artan FeH2PO42+ kompleksleri UV-A ışınlarını absorbe ederek uygulanan ışık şiddetinin azalmasına neden olmuştur. DMT, 4x10-6 einstein/s'den 45x10-6 einstein/s artan UV-A ışık şiddetlerinde, MCP'ye nazaran daha kısa sürede, daha az enerji tüketerek giderilmiştir. Foto-Fenton prosesi ile, 45x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde, Fe(II)/H2O2 = 1/5 iken 0,024 mM DMT 8 dakikada, 16x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde, Fe(II)/H2O2 = 1/5 iken 0,022 mM MCP 20 dakikada giderilmiştir.

Abstract:
Dimethoate and Monocrotophos are organophosphate pesticides that are highly toxic for aquatic environments. Hence in this thesis, the efficiencies of Fenton, Fenton like, Photo-Fenton and Photo-Fenton like processes were investigated to remove pesticides from waters contaminated with DMT and MCP. The optimum conditions in the Fenton and Fenton like processes were determined by Central Composite Design (CCD). A new designed photoreactor was used as Photo-Fenton process in the experiments. The optimum UV-A light intensity was determined by conventional optimization method. The initial pesticide concentration has the most important effect on DMT and MCP degradation efficiencies and TOC removals and Fe(II) and Fe(III) catalysts have a driven effects on Fenton reactions. The FeH2PO4+/FeH2PO42+ complexes are retarded the Fenton reactions and changed the reaction kinetic. The passivation effects of FeH2PO4+/FeH2PO42+ complexes are seen more significantly in the Fenton and Fenton like processes studied with MCP. The photolysis of FeH2PO42+ complexes takes place under UV-A radiation enhanced the degradation and mineralization efficiencies of DMT and MCP in the Photo-Fenton and Photo-Fenton like processes. The most effective photolysis of FeH2PO42+ complexes are realized at 16x10-6 einstein/s UV-A light intensity for each Photo-Fenton process. When the UV-A light intensity increased to 45x10-6 einstein/s, additional FeH2PO42+ complexes absorbed the UV-A radiation so that applied UV-A light intensity was decreased. At the UV-A light intensity increased from 4x10-6 einstein/s to 45x10-6 einstein/s, DMT was disappeared in a shorter reaction time consuming lower energy than MCP. In Photo-Fenton process, 0,024 mM of DMT was disappeared in 8 minutes completely applied 45x10-6 einstein/s of UV-A light intensity at 1/5 molar ratio of Fe(II)/H2O2, 0,022 mM of MCP was disappeared in 20 minutes completely applied 16x10-6 einstein/s of UV-A light intensity at 1/5 molar ratio of Fe(II)/H2O2.