Subkritik su ortamında nano-metal oksit katalizörlerin sentezi; oksidasyonda kullanımı
The synthesis of nano-metal oxide catalysts in subcritical water environment; usage in oxidation
Yazar: MUSTAFA RAT
Danışman: PROF. DR. AHMET MURAT GİZİR
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Kimya = Chemistry
Dizin: Antrakinonlar = Anthraquinones ; Kimyasal oksidasyon = Chemical oxidation ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Tekstil boyaları = Textile dyes

Özet:
Tekstil sektöründe 700.000 tondan fazla boya ürünü kullanılmaktadır. Tekstil endüstrisinde, boyama işleminden sonra boyanın % 10-15'i atık sularda deşarj edilmektedir. Boyaların çok düşük konsantrasyonlarda olması bile suyun kimyasal ve biyolojik özelliklerini ciddi anlamda değiştirebilirler. Ayrıca bu boyaların sudaki çözünürlüğü yüksek olduğundan klasik yöntemlerle sulardan uzaklaştırılması da oldukça zordur. Antrakinon reaktif boyalar, azo boyalardan sonra gelen ikinci en önemli reaktif boya grubudur. Bunlar = C = C ve = C = O kromofor gruplarına sahiptir. Antrakinon reaktif boyalar, yapısında bulunan bu aromatik gruplar nedeniyle oldukça stabil bir yapıya sahiptir. Bu çalışmada, antrakinon ve antrakinon bazlı boyaların subkritik su oksidasyon yöntemi ile parçalanması incelenmiştir. Yapılan çalışmada bir antrakinon türevi olan Sodyum Antrakinon 2-Sülfonat, model kirletici madde olarak seçilmiştir. Gerçekleştirilen çalışmada sıcaklık, deney süresi ve oksidant olarak kullanılan H2O2'nin konsantrasyonu bozunma sürecinin değişkenleri olarak belirlenmiştir. Her bir sistem değişkeninin ve bunların sinerjik etkilerinin belirlenmesi amacıyla istatistiksel modelleme tekniği olan Cevap Yüzey Metodu kullanılmıştır. Her deneyin sonunda, model kirleticinin oksidasyon yüzdesini belirlemek için Toplam Organik Karbon (TOK) ve Yüksek Basınçlı Sıvı Kromatografisi (HPLC) analizleri yapılmıştır. Ayrıca bu tez çalışması kapsamında hidrotermal yöntem ile seryum oksit nano katalizör sentezlenerek oksidasyon deneylerinde kullanılmıştır. Sentezlenen seryum oksit katalizörünün karakterizasyon analizleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Bu katalizörlerin tanecik büyüklüğünün 25-60 nm arasında değiştiği tespit edilmiştir. Bununla birlikte, sentezlenen seryum oksit nano katalizörlerin Sodyum Antrakinon 2-Sülfonat'ın bozunması üzerindeki etkisi de araştırılmıştır. Katalizör kullanılmadan gerçekleştirilen oksidasyon deneylerinde maksimum TOK giderim yüzdesi deneylerde % 77,80 olarak belirlenmiştir. Katalizör kullanılan deneylerde ise TOK giderim yüzdesinin azaldığı belirlenmiştir. Deneyler neticesinde nano seryum oksidin kullanımının Sodyum Antrakinon 2-Sülfonat'ın bozunmasına negatif etki gösterdiği ortaya çıkmıştır.

Abstract:
More than 700.000 tones of dye products are currently used in the textile industry. After treatment with dye of the textile products, an amount of 10-15% of the residual dye is discharged with waste water. These substances could seriously effect the chemical and biological characteristics of the water even at very low amounts. Moreover, it is so difficult to remove these dye substances from the polluted water due to their high water solubility features. The anthraquinone reactive dyes are the most reactive substances after the azo dyes. They contain the = C = C ve = C = O chromophore groups.  The  anthraquinone dyes posess cosiderably stable structure because of these aromatic groups that exist in their structure. In this study, the degradation of anthraquinone and anthraquinone-based dyes via subcritical water oxidation method was examined. In the current investigation, the Sodıum Anthraquinone 2-Sulphonate with anthraquinone derivative was selected as a model contaminant. Temperature, duration of experiment and the concentration of H2O2 were determined as variables for the degradation process. The surface-response methodology method was used to detect the each system variable and their synergistic effect. Total organic carbon (TOC) and High Performance Liquid Chromatography (HPLC) methods were used to assess percentage of oxidation of the model contaminant at the end of each experiment. Furthermore, in the context of this thesis study cerium oxide nano catalysts were synthesized by means of hyfrothermal method and used in the oxidation experiments. The characterization analyses of cerium oxide nano catalysts were performed using Transmission Scanning Microscopy (SEM). These catalysts exhibited an average particle size of between 25-60 nm. Besides, the effect of cerium oxide nano catalyst on the Sodıum Anthraquinone 2–Sulphonate was also investigated. The maximum percentage of removal efficiency was found to be 77.80% in catalyst free environment. While it was found to be decreased for catalyst used environments, which shows the negative effect of the catalyst. As a conclusion, it can be stated that the use of nano cerium oxide as catalyst exhibits a negative impact on the degradation of Sodıum Anthraquinone 2–Sulphonate.