İleri oksidasyon prosesleri ile tekstil boyar maddelerinin ve tekstil atık sularının arıtılması
The treatment of textile dye and textile wastewaters with advanced oxidation processes
Yazar: ZEYNEP EREN
Danışman: PROF. DR. NİLSUN H. İNCE ; YRD. DOÇ. DR. FİLİZ NURAN ACAR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Azo boyar maddeler = Azo dyestuffs ; Boyalar = Dyes ; Fenton = Fenton ; Tekstil = Textile ; Tekstil boyaları = Textile dyes ; Ultrason = Ultrasound ; Ultraviyole ışınlar = Ultraviolet rays ; İleri oksitlenme süreçleri = Advanced oxidation processes

Özet:
Bu çalışmada azo gruba ait Reactive Yellow 15 (RY15), Direct Yellow 9 (DY9), Reactive Red 141 (RR141); methine gruba ait Basic Yellow 51 (BY51) ve azin gruba ait Acid Black 2 (AB2) tekstil boyar maddelerinin homojen ve heterojen İleri Oksidasyon Prosesleri (İOP) ile parçalanabilirliği incelenmiştir. Fenton oksidasyonu ile yapılan çalışmalarda; pH=3'te BY51 ve RY15 için %98'in üzerinde renk ve %92'nin üzerinde KOİ verimi elde edilmiştir. Aynı deneysel şartlarda BY51'in Fenton-benzeri oksidasyonunda elde edilen renk ve KOİ verimleri ise %64,6 ve %43,2'dir. Fenton-benzeri proses için optimum reaksiyon pH'si 4 olarak bulunmuştur.Homojen İOP yöntemi olan ultrases ile DY9 ve RR141 boyar maddelerinin düşük ve yüksek frekansta parçalanması incelendiğinde; boyar maddelerin yüksek frekansta (577, 861 ve 1145 kHz), 20 kHz frekanstan daha iyi parçalandığı görülmüştür. Ortama ilave edilen CCl4, TiO2 ve bakır partikülleri 20 kHz frekansın etkinliğini artırmıştır. 20 kHz ultrasonik parçalanmanın verimini artırmak için, 254 nm UV ışık ile homojen (Fe+2) ve heterojen (TiO2, ZnO) katalizörler varlığında DY9'un oksidasyonu incelenmiştir. US/UV sistemin DY9'u birinci derece parçalama hız sabiti 0,0617 dak-1 olup, UV'nin (0,0602 dak-1) ve US'in (0,0569 dak-1) ayrı ayrı parçalama hız sabitlerinden büyüktür. Ortama ilave edilen katalizörler ile birlikte DY9'un homojen US/UV/Fe+2 ve heterojen US/UV/ZnO/H2O2 sistemlerde birinci derece parçalanma hız sabitleri 0,4028 dak-1 ve 0,2092 dak-1'e yükselmiştir. AB2 için bu değerler sırası ile 0,4790 dak-1 ve 0,0799 dak-1'dir. US/UV/Fe+2 sistemi DY9 için %71 KOİ ve %85,7 TOK giderimine sahip olurken, US/UV/ZnO/H2O2 sisteminin KOİ ve TOK giderim verimleri %32,1 ve %30,3'de kalmıştır. Boyar maddelerin başlangıç ve oksidasyon sonrası BOİ5 değerleri ölçüldüğünde boyaların biyolojik parçalanabilirliğinin arttığı görülmüştür.Tekstil boya kazanı çıkış suyu ve atıksuyunun aynı sistemlerde oksidasyonu ile hem absorbans azalma verimleri hem de KOİ ve TOK azalma verimleri düşmüştür.

Abstract:
It has been investigated the degradability of azo dyes Reactive Yellow 15 (RY15), Direct Yellow 9 (DY9), Reactive Red 141 (RR141), methine dye Basic Yellow 51 (BY51) and azin dye Acid Black 2 (AB2) with homogenous and heterogeneous Advanced Oxidation Processes (AOP) in this study. In the case of Fenton oxidation, the color and COD removal was more than 98% and 92% at pH=3 for both BY51 and RY15. In the case of Fenton-like oxidation, the color and COD removal was only 64,6% and 43,2% for BY51 at the same experimental conditions. The optimum pH was 4 for Fenton-like process.In the case of ultrasound oxidation that is homogenous AOP; DY9 and RR141 more degraded at high frequency ultrasound (577, 861 and 1145 kHz) than 20 kHz low frequency ultrasound. The addition of CCl4, TiO2 and copper were increased the efficiency of 20 kHz low frequency ultrasound. The ultrasonic oxidation of DY9 was studied the presence of 254 nm UV irradiation with homogenous (Fe+2) and heterogeneous (TiO2, ZnO) catalysts to enhance of efficiency of 20 kHz low frequency ultrasonic degradation. The first order degradation coefficient of DY9 in US/UV system (0,0617 min-1) was higher than that of UV (0,0602 min-1) and US (0,0569 min-1), individually. The first order degradation coefficient of DY9 increased to 0,4028 min-1 and 0,2092 min-1 for homogenous US/UV/Fe+2 and heterogeneous US/UV/ZnO/H2O2 processes with the addition of catalysts. These coefficients were 0,4790 min-1 and 0,0799 min-1 for AB2 oxidation in the same processes. The COD and TOC removal capacity of US/UV/Fe+2 were 71% and 85,7% for DY9, while they were 32,1% and 30,3% for the US/UV/ZnO/H2O2 processes, respectively. The value of BOD5 increased after oxidation of dyes.Both the absorbance and COD/TOC removals decreased with the oxidation of textile dye baths and textile effluents in the same processes.