Reaktif boyar madde ile tükenmiş aktif karbonun radikal bazlı ileri oksidasyon prosesleri ile rejenerasyonunun yüzey yanıt yöntemi ile optimizasyonu
Optimization of regeneration of activated carbon spent with dye by radical-based advanced oxidation processes by response surface methodlogy
Yazar: ESİN KACIRA
Danışman: PROF. DR. NEVİM GENÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Aktif karbon = Activated carbon ; Cevap yüzey yöntemi = Response surface methodology ; Oksitlenme = Oxidation ; Rejenerasyon = Regeneration

Özet:
Endüstriyel atık sular içerdikleri kimyasal maddelerin yapıları gereği büyük salınımlar gerçekleştirirler. Tekstil endüstrisinde dünya çapında yüzlerce farklı boyayı ve pigmenti kullanılmaktadır. Sektörde kullanılan tüm boyaların yarısından fazlasını azo boyalar oluşturmaktadır. Bu boyalar, en az bir veya her ikisi de aromatik grup olan iki radikale bağlı en az bir ve en fazla dört azo grubunu kapsamaktadır. Reaktif azo boyaların karsinojen aromatik aminlere ayrılması çevresel açıdan potansiyel tehlike yaratmaktadır. Yüksek arıtma performansı sunan ileri oksidasyon prosesleri bu tip kirletici maddelerin arıtılmasında uygulanan yöntemlerdendir.
Bu çalışmada, hidroksil ve sülfat radikal bazlı ileri oksidasyon prosesleri (Mikrodalga (MW)+Persülfat (PS)), (Fe(II)+PS) ve (O3+H2O2) kullanılarak model kirletici olarak seçilen Sunfix red azo boyar maddenin sentetik çözeltisi ile doygun hale getirilen granül aktif karbonun (GAK) rejenerasyonu incelenmiştir. Boyanın GAK yüzeyine adsorpsiyonu, kemisorpsiyon ve Langmuir izotermi ile karakterize edilmiştir. Rejenerasyon süreçleri, en yüksek adsorpsiyon kapasitesini sağlayacak çalışma koşullarını belirlemek için Yüzey Yanıt Yöntemi ile optimize edilmiştir. (MW+PS), (Fe(II)+PS) ve (O3+H2O2) proseslerinin optimum koşulları sırası ile şu şekilde elde edilmiştir: (PS anyonu 45,52 g/L, pH 11,4, MW gücü 126 W, süre 14,56 dk), (Fe(II) 3,58 g/L, PS anyonu 73,5 g/L, süre 59,8 dk, pH 10,9) ve (H2O2 2,8 mol/L, ozon dozu % 98, süre 32,8 dk, pH 5,3). (MW+PS),(Fe(II)+PS) ve (O3+H2O2) prosesleri için optimum koşullarda adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla 4,36, 8,89 ve 8,12 mg boya/g GAK olarak bulunmuştur. (Fe(II)+PS) ve (O3+H2O2) prosesleri için bu değerler yaklaşık olarak ham GAK'un adsorpsiyon kapasitesine (8,01 mg boya/g GAK) eşittir. Elde edilen modeller tarafından adsorpsiyon kapasitelerinin tahmin edilen değerleri, gerçek deneysel sonuçlarla iyi uyum içinde olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Industrial wastewater shows great releases due to the nature of the chemical substances it contains. Hundreds of different dyes and pigments are used in the textile industry worldwide. More than half of all dyes used in the industry are azo dyes. These dyes contain at least one and up to four azo groups attached to at least one or two radicals, both of which are aromatic groups. The separation of reactive azo dyes into carcinogenic aromatic amines poses a potential environmental hazard. Advanced oxidation processes that offer high purification performance are among the methods used in the purification of these types of contaminants. In this study, regeneration of spent granular activated carbon (GAC) with synthetic solution of Sunfix red azo dye stuff selected as model pollutant using by hydroxyl and sulfate radical based advanced oxidation processes (Microwave (MW)+Persulfate (PS)), (Fe(II)+PS), and (O3+H2O2) were investigated. The adsorption of the dye to the GAC surface was characterized by chemisorption and Langmuir isotherm. Regeneration processes have been optimized by the Response Surface Methodology to determine the operating conditions that will provide the highest adsorptive capacity. The optimum conditions of (MW+PS), (Fe(II)+PS), and (O3+H2O2) processes were (process PS anion of 45,52 g/L, pH of 11,4, MW power of 126 W, duration of 14,56 min), ( Fe(II) of 3,58 g/L, PS anion of 73,5 g/L, duration of 59,8 min, pH of 10.9) and (H2O2 of 2,8 mole/L, ozone dose of 98 %, duration of 32,8 min, pH of 5,3), respectively. For (MW+PS), (Fe(II)+PS), and (O3+H2O2) processes, the adsorptive capacity under optimum conditions were found as 4,36, 8,89 and 8,12 mg dye/g GAC respectively. For (Fe(II)+PS) and (O3+H2O2) processes these values are approximately equal to the adsorptive capacity of raw GAC (8,01 mg dye/g GAC). The predicted values of the adsorption capacities by the obtained models were in good agreement with the actual experimental results.