Procion yellow H-EXL tekstil boyar maddesinin sulu çözeltilerden demir elektrotlar kullanılarak elektrokoagülasyon ile giderilmesi
Removal of Procion yellow H-EXL textile dye from aqueous solutions by electrocoagulation using iron electrodes
Yazar: SEDA SABUNCU
Danışman: PROF. DR. BAHADIR KÜRŞAD KÖRBAHTİ
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Tekstil endüstrisi ülkemizde en hızlı gelişen önemli sanayi dallarından biridir. Bu endüstri çok çeşitli üretim proseslerine sahip olması nedeniyle çıkış sularında yüksek konsantrasyonlarda değişik yapıda boyarmaddeleri içermektedir. Bu boyarmaddeleri içeren atıksular arıtılmadığı takdirde ciddi çevresel sorunlara neden olabilir.
Elektrokoagülasyon, elektriksel alanın varlığından dolayı çok küçük koloidal tanecikleri uzaklaştırabilme, az miktarda kimyasal ihtiyacı, sürekli pH kontrolü gerektirmeme, kolay işletim gibi pek çok avantajından dolayı günümüzde tercih edilebilecek bir arıtım yöntemidir. Elektrokoagülasyon, literatürde tekstil endüstrisi atıksularının, gıda sanayi atıksularının, hastane atıksularının, zeytinyağı fabrikası atıksularının gideriminde ve asılı parçacıklar, kimyasal ve metalik cilalama atığı, organik madde, sentetik deterjan atığı, maden atıkları, ağır metal içeren çözeltilerin arıtımında araştırılmıştır.
Bu çalışmada Procion Yellow H-EXL (Reactive Yellow 138:1) boyarmaddesinin sulu çözeltilerden demir elektrotlar kullanılarak elektrokoagülasyon ile giderilmesi incelenmiştir. Çalışmada boyarmadde derişimi, akım yoğunluğu, elektrolit derişimi ve reaksiyon sıcaklığı işletim parametrelerinin elektrokoagülasyon üzerindeki etkileri cevap yüzey yöntemi uygulanarak optimize edilmiştir. Kesikli sistem deneylerinde, KOİ giderimi ve renk giderimi sırasıyla %39,8-71,8 ve %91,5-98,4 aralığında elde edilmiş; akım verimi 0,085-0,637 aralığında, enerji tüketimi 13,33-274,89 kWh/kg KOİ giderimi ve 1,45-35,62 kWh/kg boyarmadde renk giderimi aralığında hesaplanmıştır. Optimum koşullar; 500 mg/L boyarmadde derişimi, 6,5 g/L elektrolit derişimi, 7 mA/cm2 akım yoğunluğu ve 30°C reaksiyon sıcaklığı olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda reaksiyon derecesi; renk giderimi için 1, KOİ giderimi için 2 olarak elde edilmiştir. FTIR ve SEM analizleri ile kirleticilerin demir hidroksit partiküllerine tutunarak reaksiyon ortamından uzaklaştığı belirlenmiştir.
Bu çalışma kapsamında elde edilen deneysel sonuçların değerlendirilmesi ile Procion Yellow H-EXL (Reactive Yellow 138:1) boyarmaddesi içeren tekstil endüstrisi atıksuyunun arıtılmasında elektrokoagülasyon yönteminin başarılı olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
The textile industry is one of the fastest growing industries in our country. This industry contains different types of dyes in high concentrations at the effluents due to its wide range of production processes. Wastewaters containing these dyestuffs may cause serious environmental problems if not treated.
Electrocoagulation is able to remove small colloidal particles with the presence of the electrical field and can be a preferable wastewater treatment method with the advantages of requiring small amounts of chemicals, discontinuous pH control and ease of operation.Electrocoagulation has been investigated in the literature for the treatment of textile industry wastewater, food industry wastewater, hospital wastewater, olive oil factory wastewater and removal of suspended particles, chemical and metallic polishing wastes, organic matter, synthetic detergent wastes, mineral wastes and heavy metal containing solutions.
In this study, the removal of Procion Yellow H-EXL (Reactive Yellow 138:1) textile dye from aqueous solutions was investigated by electrocoagulation using iron electrodes. The effects ofoperating parameters such as dye concentration, current density, electrolyte concentration and reaction temperatureon electrocoagulationwere optimizedusing response surface methodology. The reaction kinetics were calculated for COD removal and color removal at optimum conditions. In batch experiments, COD removal and color removal were obtained between 39.8-71.8% and 91.5-98.4%, respectively;current efficiency were calculated between 0.085-0.637 and energy consumption were evaluated between 13.33-274.89 kWh/kg COD removal and 1.45-35.62 kWh/kg dye color removal. The optimum conditions were determined as 500 mg/L dye concentration, 6.5 g/L electrolyte concentration, 7 mA/cm2 current density and 30°C reaction temperature. The reaction order was obtained as 1 for color removal and 2 for COD removal. FTIR and SEM analyzes showed that the pollutants were removed from the reaction medium with the aggregation on iron hydroxide particles.
The results of this study showed that the removal of Procion Yellow H-EXL (Reactive Yellow 138:1) textile dye from aqueous solutions by electrocoagulation was successful.