Katalitik ozonlama işlemi ile sulardan dezenfeksiyon yan ürünleri öncüleri gideriminin araştırılması
Investigation of disinfection by-product precursors removal by catalytic ozonation process
Yazar: ALPER ALVER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET KILIÇ
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Demir kaplı pomzanın (DKP) heterojen katalitik ozonlamada kullanılması, tekil ozonlama ve adsorpsiyonla karşılaştırıldığında hibrit proseslerin sinerjik etkisinden dolayı sucul çözeltideki dezenfeksiyon yan ürünlerinin (DYÜ) öncüsü olarak bilinen doğal organik maddenin (DOM) giderim verimini önemli ölçüde arttırmaktadır. Katalizör yüzey özelliği, ozon uygulama verimliliği ve hidroksil radikallerinin (OH•) oluşumu açısından önemli bir faktördür. Bu yüzden DKP yüzeyindeki katalitik reaksiyon mekanizması sistematik olarak reaksiyon kinetikleri kullanılarak incelenmiştir. Karakterizasyon analizleri (XRD, FT-IR, TEM, BET, DLS ve pHPZC) yüzey yapısındaki kaplama prosedürünün etkinliğini ve katalizör yüzeyinin fiziko-kimyasal özelliklerini araştırmak için gerçekleştirilmiştir. DOM bozunmasına heterojen katalitik ozonlamada direk/dolaylı ozonlamanın ve yüzey adsorpsiyonun katkıları katalizörün yüzey kaplaması dolayısıyla oluşan OH• varlığı, organik radikal harcayıcı olarak bilinen tert bütil alkol (TBA) kullanılarak reaksiyon kinetiği analizleri ile ortaya konulmuştur. İnorganik kirletici olarak fosfat kullanılmıştır ve çözeltideki OH• harcamasına bağlı olarak katalitik DOM ozonlamasındaki giderim verimini önemli bir şekilde engellediği fakat ara yüzey reaksiyonlarını engellemediği ortaya konulmuştur. DKP sucul çözeltideki DOM bozunması için etkili bir yeşil katalizördür.

Abstract:
The use of iron coated pumice (ICP) for heterogeneous catalytic ozonation significantly enhanced the removal efficiency of natural organic matters (NOMs) that are known as the precursors of disinfection by products (DBPs), in aqueous solution compared with alone ozonation and adsorbtion because of the synergistic effect of hybrid process. The catalyst surface property is a key factor due to ozone utilization efficiency and the production of hydroxyl radical (OH•), so a systematic investigation of the catalytic reaction mechanism of ICP surface was realized using the reaction kinetics. The multiple characterization analysis (XRD, FT-IR, TEM, BET, DLS, and pHPZC) were employed to investigate the coating procedure efficiency on surface texture and physico-chemical properties of the catalyst surface. The contributions of direct/indirect ozonation and surface adsorption to NOM degradation by heteregenous catalytic ozonation were identified by the reaction kinetic analysis using the tert-Butyl alcohol (TBA) as a radical scavenger, confirming that surface ferrous iron loading promoted the role of the hydroxyl radical reaction. The phosphate was used as an inorganic probe and remarkably inhibited the removal efficiency of catalytic NOM ozonation due to quenching of OH• in solution, and not the interface reaction. ICP is an effective green catalyst for DOM degradation in aqueous solution.