Sentetik ilaç atıksularının kesikli ve sürekli akımlı reaktörlerde fenton prosesi ile arıtımı: Kesikli modelleme
Treatment of synthetic pharmaceutical industry wastewater with fenton process in batch and continuous flow reactors: Kinetic modeling
Yazar: ÖZLEM ORAL
Danışman: PROF. DR. ÇETİN KANTAR
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tez kapsamında pirit-Fenton prosesi ile iki farklı çok klorlu klorofenol bileşiği (2,4,6-triklorofenol ve 2,3,4,6-tetraklorofenol) ile bazı ağrı kesicilerin temel bileşenini oluşturan diklofenakın kesikli ve sürekli akımlı reaktörlerde arıtılabilirliği incelenmiştir. Tez kapsamında yapılan kesikli deneyler bu maddelerin pirit-Fenton prosesi ile arıtımının bazı ortam koşullarına bağlı olarak farklılık gösterdiğine işaret etmektedir. Özellikle azalan çözelti pH değeri ve artan katı/sıvı oranına bağlı olarak Fenton proses verimi artarken çözeltiye ilave edilen sitrik asit arıtım verimini olumsuz etkilemektedir. Artan hidrojen peroksit konsantrasyonuna bağlı olarak diklofenak arıtım verimi artarken klorofenol bileşikleri için Fenton verimi ile hidrojen peroksit konsantrasyonu arasında benzer bir ilişki saptanmamıştır. Benzer şekilde tez kapsamında yapılan kolon deneyleri pirit-Fenton arıtım yönteminin sürekli akımlı reaktör koşullarında da etkin bir şekilde uygulanabileceğini göstermektedir.
Kesikli deneylerinden elde edilen veriler birinci dereceden bir reaksiyon kinetiğine bağlı olarak başarılı bir şekilde modellenmiştir. Tez kapsamında yürütülen yüzey analizleri (XPS, SEM-EDS, XRD) Fenton sonucu pirit yüzeyinde mevcut ≡Fe(II) ve ≡S2 yüzey fonksiyonel grupların oksitlenerek sırasıyla ≡Fe(III) ve ≡SO4'e dönüştüğünü göstermektedir. Kesikli deneylere ilaveten tezde yapılan bu yüzey ölçümleri klorofenol/diklofenak arıtımında çözelti fazında oksidasyona ilaveten pirit yüzeyine adsorpsiyon ve yüzeyde oksidasyonunda etkili olduğunu kanıtlamaktadır. Özellikle 2,3,4,6-tetraklorofenol gibi hidrofobik klorlu organik bileşiklerin sudan uzaklaştırılmasında pirit yüzeyine adsorpsiyonun önemi büyüktür.
Çözelti fazında yapılan kromatografik analizler (GC-MS, HPLC) diklofenak ve klorofenollerin oksitlenerek bazı kararsız ara ürünlere dönüştüklerini göstermektedir. Bu ara ürünler daha sonra kısmen mineralize olarak CO2'e kadar oksitlenmektedir. 

Anahtar sözcükler: Diklofenak, Triklorofenol, Tetraklorofenol, Pirit, Fenton, Kinetik Modelleme

Abstract:
This thesis ingestigates the removal of two different multi chlorophenolic compounds (2,4,6-trichlorophenol and 2,3,4,6-tetrachlorophenol) and diclofenac (a compound found in pain medications) from wastewater using pyrite-Fenton process in batch and continueous flow reactors. Batch experiments show that pyrite Fenton process is highly dependent on some environmental conditions. While Fenton process efficiency increases with decreasing solution pH and increasing liquid/solid ratio, the addition of citric acid has an adverse effect on process efficiency. In addition, while diclofenac removal increases with increasing hydrogen peroxide concentration, no such correlation is observed between CP removal and hydrogen peroxide concentration in pyrite-Fenton process. Column experiments provide evidence that the pyrite-Fenton process is highly applicable under continueous flow systems.
The data from batch kinetic experiments are modeled based on first order rate law. Surface analysis performed with XPS, XRD and SEM-EDS shows that, upon Fenton reaction, the surface ≡Fe(II) ve ≡S2 functional groups are oxidized to ≡Fe(III) ve ≡SO4 reactive groups on the surface. In addition to the results from batch experiments, the surface measurements provide further evidence that both adsorption and oxidation contribute to chlorophenol/diclofenac removal. Especially, the adsorptive processes play an important role in the removal of hydrophobic organic compounds such as 2,3,4,6-tetrachlorophenol. 
Chromatographic measurements (GC-MS and HPLC) show that diclofenac and chlorophenels are oxidized to some unstable reaction intermediates with Fenton. The reaction intermediates are partially mineralized to CO2.  

Keywords: Diclofenac, Trichlorophenol, Tetrachlorophenol, Pyrite, Fenton, Kinetic Modeling