Aromatik bileşiklerin sulu çözeltilerinde ozonla parçalanma kinetiğinin incelenmesi
The Kinetics of the ozonation of aromatic compounds in water solution
Yazar: KADİR TURHAN
Danışman: PROF. DR. SÜHEYLA UZMAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2001
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Anilin = Aniline ; Aromatik bileşikler = Aromatic compounds ; Fenoller = Phenols ; Kinetik = Kinetics ; Ozonlama = Ozonation

Özet:
ÖZET Organik kimyanın önemli bir sınıfını oluşturan aromatik bileşikler ve bunların türevleri endüstrinin pek çok alanında kullanılmaktadır ve su kaynaklarında kirletici olarak bulunabilen maddelerdir. Bu çalışma bu tür bileşikler arasında yer alan anilin ve fenolün sulu çözeltilerine ozon kullanarak parçalanabilirliğinin araştırılması ve oluşan parçalanma reaksiyonlarının kinetiğinin araştırılması amacı ile yapılmıştır. Anilin ve fenol maddelerine dört farklı başlangıç konsantrasyonunda (25 mg/L, 50 mg/L, 75 mg/L ve 100 mg/L) ozonlama reaksiyonu uygulanmıştır. Bu reaksiyonlar üç değişik ozon konsantrasyonunda (2 g/h, 4 g/h ve 6 g/h) tekrarlanmıştır. Reaksiyonda ortam sıcaklığı (T = 20±1°C) ve pH (pH = 9.00) kontrol düzenekleri vasıtası ile sabit tutulmuştur. Reaksiyonlar anilin ve fenol açısından süreksiz bir sistemde yapılmıştır. Reaksiyon sırasında belirli zaman aralıklarında (anilin için, t = 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 90 ve 120 dakika ; fenol için, t = 0, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 75 ve 90 dakika) örnekler alındı. Alman örneklerin UV/VIS spektrofotometre ile ölçümleri yapılmıştır. Anilin konsantrasyonu için 230 nm değerleri, fenol konsantrasyonu için 260 nm değerleri alınmıştır. Ayrıca alınan örneklerin toplam organik karbon verilerini kıyaslamak amacı ile Toplam Organik Karbon (TOC) değerleri ölçülmüş ve TOC-zaman grafikleri elde edilmiştir. Anilin ve fenolün ozon ile parçalanma kinetiğini incelemek için konsantrasyon-zaman grafikleri kullanıldı. Bu değerler arasındaki bağıntılar kullanılarak ln(Co/C)-zaman grafikleri elde edilmiş ve k katsayıları bulunmuştur. Her reaksiyon için maksimum hız (Rmax) değerleri hesaplanmıştır. Reaksiyon süresi içinde değişik zamanlarda alınan örneklerde olası araürünleri saptamak amacı ile GC/MS uygulanmıştır. Bu spektrumlarda anilin için araürün olarak nitrobenzen ve azoksibenzen görülmüştür. Fenol için ise beklenen bileşiklere rastlanılmamıştır. Çalışılan tüm denemelerde alman ölçümler, yapılan analizler ve hesaplanan değerler doğrultusunda,. Ozon kullanarak anilin ve fenolün parçalanabileceği,. Bu reaksiyonun ortamda yeterli ozon kullanıldığı zaman gerçekleşebileceği,. Her iki bileşik için de parçalanmanın 1. derece kinetiğe uyduğu sonuçlarına varılmıştır. Anahtar Kelimeler : Ozonlama reaksiyonu, Aromatik kirleticiler, Anilin, Fenol, Kinetik vı

Abstract:
ABSTRACT Aromatic compounds are extensively used in various types of industry and can cause pollution in water sources. This work aims to examine the degradability by cleavage of aniline and phenol in water solutions using ozone, and to determine the kinetics of these cleavage reactions. Aniline and phenol have been used in 4 different concentrations (25 mg/L, 50 mg/L, 75 mg/L and 100 mg/L). The flow rate of ozone supplied for each solution has been selected as 2 g/h, 4g/h and 6 g/h 03. The medium temperature (T = 20 ± 1°C) and pH (pH = 9.00) have been kept constant using control devices. The reactions were batch reactions with respect to the organic compounds. Samples from the reaction medium were taken at definite time intervals (t = 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 90 and 120 min. for aniline and t = 0, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 75 and 90 min. for phenol), and the aniline and phenol concentrations were determined by UV/VIS spectrophotometry. The aniline concentrations were based on 230 nm. values, and the phenol concentrations were based on the 260 nm. values. The samples were also subjected to TOC analysis to determine the Total Organic Carbon values. To determine the kinetics of the reactions the concentration vs. time plots were used. The ln(Co/C) vs. time graphs were obtained to determine the k values. For each reaction the R^ values were also calculated. To determine the possible intermediate products, the samples were analyzed by GC/MS. The spectra have yielded nitrobenzene and azoxybenzene for the aniline reactions. In the phenol reaction samples no intermediate products have been found. Based on the experiments and determinations it can be concluded that. Aniline and phenol can be degraded by ring cleavage using ozone. The reactions take place only at sufficient ozone concentrations. The cleavage of both compounds proceed according to 1st order kinetics. Key Words : Ozonization, Aromatic pollutants, Aniline, Phenol, Kinetics vu