Geçiş metali içeren kompozit elektrotların araştırılması ve ileri oksidasyon süreçlerinde uygulanması
Investigation of transition metal containing composite electrodes and application in advanced oxidation processes
Yazar: KÜBRA GÖKMEN ERDOGAN
Danışman: PROF. DR. ANATOLİ DİMOGLO
Düzce Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kompozit Malzeme Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Kompozit Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Elektrooksidasyon = Electrooxidation ; Metal kompozitler = Metal composites ; Tungsten karbür = Tunsten carbide

Özet:
Geçiş metalleri, metal oksitler ve bunların kompozit bileşikleri, çok boyutlu morfolojik yapıları nedeniyle yüksek yük depolama, aşınma direnci ve elektron taşıma kapasitelerine sahiptir. Son yıllarda, geçiş metalleri doğada fazlaca bulunması ve düşük maliyetleri nedeniyle elektrokimya alanında bir araştırma noktası haline gelmiştir. Elektrokimyasal yöntemlerden biri olan elektrooksidasyon yöntemleri, yüksek verim, kolay kontrol ve çok yönlülük nedeniyle atık su arıtımında etkili bir çözümdür. Geçiş metalleri daha hızlı elektron transferi, daha düşük iç dirençler, yüksek kararlılık, aşınmaya ve korozyona karşı direnç gibi tek metal oksitlerden daha iyi elektrokimyasal özelliklere sahiptir. Bu tez çalışmasında Nikel, Krom, Kobalt ve Tungsten gibi çeşitli geçiş metalleri Titanyum yüzeylere HVOF kaplama yöntemi ile kaplanmıştır. Farklı içerik oranları ile hazırlanan kompozit elektrotlar ile tekstil atık suyunda elektrooksidasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalarda elektrooksidasyon yöntemi ve kompozit elektrotlar kullanılarak tekstil atık suyunda Renk ve KOİ giderimi amaçlanmıştır. Geliştirilen kompozit elektrotların yüzey yapıları, malzeme karakterizasyonu, elektrokimyasal davranışları ve verimleri elektrooksidasyon süreçlerinde incelenmiştir. Tungsten Karbür esaslı kompozit malzeme ile kaplanan titanyum elektrotların yüzey yapısının homojen ve kaplama malzemesinin kristalize olduğu belirlenmiştir. Elektrooksidasyon süreçleri sonunda Tungsten Karbür esaslı kompozit elektrotlar (WC/Co/Cr, WC/Ni ve WC/Co) ile en yüksek renk giderim verimi %93,7 seviyesinde ölçülmüştür. KOİ giderimi verimi ise, tungsten karbür esaslı WC/Co/Cr kaplı elektrot malzemesi ile arıtım sonrası en yüksek değer %87,27 olarak ölçülmüştür. Bu tez çalışmasında geçiş metalleri ile üretilen kompozit elektrotların tekstil atık suyu arıtımında etkili ve yüksek verimli olabileceği ortaya çıkarılmıştır.

Abstract:
Transition metals, metal oxides, and their composite compounds possess high charge storage, wear resistance, and electron transport capacities due to their multidimensional morphological structures. In recent years, transition metals have become a focal point in the field of electrochemistry due to their abundance in nature and low cost. Electrooxidation processes, one of the electrochemical processes, are an effective solution for wastewater treatment due to their high efficiency, easy control, and versatility. Transition metals exhibit better electrochemical properties than single metal oxides, such as faster electron transfer, lower internal resistance, high stability, and resistance to wear and corrosion. In this thesis, various transition metals such as Nickel, Chromium, Cobalt, and Tungsten were coated onto Titanium surfaces using the HVOF coating method. Electrooxidation studies were conducted on textile wastewater using composite electrodes prepared with different content ratios. The studies aimed to remove color and COD from textile wastewater using the electrooxidation method and composite electrodes. The surface structures, material characterization, electrochemical behavior, and efficiencies of the developed composite electrodes were examined in the electrooxidation processes. It was determined that the surface structure of titanium electrodes coated with Tungsten Carbide-based composite material was homogeneous and the coating material was crystallized. At the end of the electrooxidation processes, the highest color removal efficiency was measured at 93.7% with Tungsten Carbide-based composite electrodes (WC/Co/Cr, WC/Ni, and WC/Co). The highest COD removal efficiency was measured at 87.27% with the tungsten carbide-based WC/Co/Cr coated electrode material after treatment. This thesis demonstrated that composite electrodes produced with transition metals can be effective and highly efficient in the treatment of textile wastewater.