Bir reaktif boya hammadesi olan 2-naftilamin 3,6,8-trisülfonik asit 'in ozonlama prosesi ile oksidasyonunun incelenmesi

Naftalen sülfonatlar, biyolojik olarak çok zor ayrışan, polar ve hidrofilik yapılı, bu nedenle doğada taşınımı kolay olan, ticari önemi yüksek endüstriyel organik kirleticilerdir. Naftalen sülfonatlar gibi biyolojik olarak zor ayrışan, koagülasyon ve adsorpsiyon gibi kütle transferi yöntemleriyle arıtılamayan inert organik kirleticilerin sularda ve atıksularda birikim göstermesi, kimyasal oksidasyon proseslerinin kullanımını gerektirmektedir. Ozon ise, kimyasal oksidasyon uygulamalarında son yıllarda fazla rastlanan, aromatik yapı ve çift karbon bağlarına karşı oldukça seçici olan, kuvvetli bir oksidandır. Bu deneysel çalışmada, reaktif boyar madde sentezinde kullanılan, ticari önemi yüksek bir naftalen sülfonat olması nedeniyle model kirletici olarak seçilen 2 -naftil amin 3 ,6,8-trisülfonik asit'in sulu çözeltisinin ozonlama prosesi ile arıtımı değerlendirilmiştir. Yarı-kesikli bir ozonlama ünitesinde gerçekleştirilen deneylerde ozon için kütle iletim katsayısı 2,2 x 10-2 s-1 olarak bulunmuştur. Çalışmanın birinci aşamasında, ozonlama prosesinin etkinliği, tamponla sabitleştirilmiş asidik, nötr ve bazik reaksiyon pH değerlerinde, farklı giriş K-asit konsantrasyonlarında, ozon dozlarında ve H2O2 konsantrasyonlarında incelenmiştir. Reaksiyon süresince alınan numunelerde KA, KOİ, TOK ölçümleri, hız sabiti ve spesifik ozon absorpsiyon verimi hesaplamaları yapılmıştır. En yüksek giderim kinetikleri ve verimleri, 450 mg L-1 giriş KOİ değeri için, 1 mM H2O2 konsantrasyonunda, pH 7'de ve 2,9 mg O3/mg KOİo- 1 spesifik ozon dozunda yürütülen bir deneysel çalışmada, %100 KA (k: 0,1725 s-1); %73 KOİ (k: 0,0397 s-1)ve %53 TOK (k: 0,004 s-1) olarak elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise K-asit ile ozon arasındaki bimoleküler (2. derece) hız sabiti, seçilen iki farklı yöntem ile bulunmuştur. Birincisinde, KA'in azalma gösterdiği, sızı faz ozon konsantrasyonunun ise kararlı olmaya başladığı reaksiyonlaralığında (seçilen deneysel koşullar: pH: 3; KA: 100 mg L-1 ve ozon dozu: 950 mg sa-1) yürütülen deneyde 2. derece reaksiyon hız sabiti 20 M-1s- 1 bulunmuştur. Moleküler ozonla 2. derece hız sabiti belli olan eş molar konsantrasyon değerlerinde Fenol'ün ve KA'in ozon ile kompetitif kinetik meydana getirilmesi sonucunda ise aynı deneysel koşullar için KA'in oznla 2. dereceden reaksiyon hız sabiti 76 M-1s- 1 bulunmuştur. Çalışmanın üçüncü aşamasında ise ön arıtılabilirlik deneyleri arasından seçilen üç farklı ozonlama prosesi için reaksiyonlara ve son ürünleri analitik olarak tayin edilmiştir. KA'in ozonla oksidasyonu sırasında meydana gelen reaksiyon ürünlerinin tayininde HPLC, GC-MS ve IC cihazları kullanılmıştır. Sadece kalitatif olarak HPLC ve GC-MS ölçümleri ile tespit edilen organik oksidasyon ürünleri arasından en fazla fenole, methoksi- fenil- oksime, benzoik asit metil estere, benzaldehide ve oksalik aside rastlanmıştır. IC kullanılarak gerçekleştirilen kantitatif ölçümlerden KA'in ozonlanması sırasında yapısından ayrılan ve okside olan amino ve sülfonat gruplarından sırası ile nitrat ve sülfat iyonlarının reksiyonun başlangıcından itibaren meydana geldiği anlaşılmıştır. Seçilen üç farklı ozonlama prosesi için organik ve inorganik oksidayon ürünlerin çeşitliliği reaksiyon süresi ilerledikçe artmıştır ve mineralizasyon ürünlerine doğru bir eğilim olduğu gözlenmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise seçilen üç farklı ozonlama prosesi süresince akut toksisite değişimi Vibrio fischeri fotobakterileriyle tayin edilmiştir. İnhibisyon değeri KA kirleticisi için ozonlama öncesi %15 iken, çalışılan tüm ozonlama prosesleri için %30 değerini aşmamakla birlikte başlangıç inhibisyon değerinin altında salınım yapmaktadır. Yapılan incelemede inhibisyon değerlerindeki salınım ile ölçümler ile tespit edilen organik ve inorganik ürünler ile bir bağlantı bulunamamıştır. Fakat seçilen ozonlama proseslerinde toksisite %30 inhibisyon değerini aşmadığından ve giderim verimleri göz önüne alındığında ozonlama arıtma alternatifi olarak önerilebilmektedir.