Advanced oxidative teratment of chlorinated hydrocarbons
Klorlu hidrokarbonların ileri oksidasyon ile arıtımı
- Tez No: 169149
- Danışmanlar: PROF. DR. FÜSUN ŞENGÜL, PROF. DR. ERWİN THOMANETZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: AOXde-novo oluşumu ve giderimi, UV-SYR, Metanol, Fenol, Aseton, ABS, EDTA ve ileri oksidasyon. x, AOXde-novo formation and elimination, UV-FSR, Methanol, Phenol, Acetone, ABS, EDTA and advanced oxidation. vii
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
KLORLU HİDROKARBONLARIN İLERİ OKSİDASYON İLE ARITIMI ÖZET Bu tezin en önemli amaçlan, klorür konsantrasyonlarının ve pH'ın, yeni geliştirilmiş olan UV-Serbest yüzeyli reaktörlerinde Adsorplanabilir Organik Halojenlerin oluşumuna (AOXde-n0vo) etkilerinin incelenmesi, yine klorür konsantrasyonlarının Toplam Organik Karbon (TOK) giderimi üzerine etkilerinin belirlenmesi ve reaksiyon şartlarının en iyi şekilde ayarlamasının yapılmasıdır. Bir diğer amaç ise seçilen klorlu hidrokarbonlar içeren endüstriyel atıksulann arıtımında UV/EbOa sisteminin etkilerinin belirlenmesidir. Günümüzde, endüstriyel atıksulann antılmasında kullanılan UV/H2O2 foto-reaktörlerinin çoğu suya batık olarak çalışan ve temiz su dezenfeksiyonu için geliştirilmiş yöntemlerdir. Eğer yüksek kirlilik içeren endüstriyel atıksular batık tipteki reaktörlerde arıtılırsa, UV-radyatörünün yüzeyinin kirliliklerle kaplanır ve buda UV/H^Oa sisteminin etkisini azalta. Bu nedenle, endüstri ile yapılan ortak çalışmalar sonucunda, Stuttgart Üniversitesi'nde UV ıslak oksidasyon prosesleri için tamamen yeni bir reaktör tipi olan, UV-Serbest Yüzeyli Reaktörü geliştirilmiştir (UV-SYR). Bu sistemin diğer sitemlerden farkı, diğer sitemlerde UV radyatörü suya batık olarak bulunurken, bu sistemde UV radyatörü su ile temas etmemekte ve su yüzeyinden bir kaç santimetre yukarıda yer almaktadır. Bu sayede UV radyatörlerinin yüzeylerinin sudaki kirlilikler ile kaplanması önlenmiş olmaktadır. Tez iki ana kısımdan oluşmaktadır. Deneysel çalışmalann ilk kısmında, klorür konsantrasyonunun ve pH'ın UV oksidasyon sistemine etkileri incelenmiştir. Metanol (CH3OH), Fenol (C6H5OH), Aseton (C3H6O), EDTA (Etilendiamintetraasetik asit, disodium tuzu) (CıoHu^NaıOg^tfeO) ve ABS (sodium dodecylbenzene sulfonat, L AS) (CıgBkgSOaNa) organik madde olarak kullanılmışlardır. Bu kimyasalların, laboratuvar ölçekli ön denemeler için yeni geliştirilen UV-Serbest Yüzeyli Reaktör (UV-SYR) kullanılarak UV oksidasyonu, ortama Cl“ ilave edilerek (1000 mg/L Cl”ve 10000 mg/L Cl“ eklenerek) farklı pH değerlerinde (pH 3, pH 7, pH 10) değerlendirilmiştir. Reaksiyonların dereceleri ve viiireaksiyon sabitleri de belirlenmiştir. Eklenen HaOı konsantrasyonları KOİ değerine bağlı olarak belirli bir orana göre hesaplanmıştır. Deneyler sırasında pH sürekli olarak, deney koşullarına bağlı olarak 25% HıSC^ veya 33% NaOH eklenerek sabit tutulmuştur. Numuneler, deneyin başlangıcında ve 6,18, 30, 60. dakikaların sonunda ve 5 saat sonunda H2Û2 tamamen yok oluncaya kadar alınmış ve Adsorplanabilir Organik Halojenürler (AOX), Toplam Organik Karbon (TOK), pH, H2O2 ve Gaz Kromatografi (GC) analizleri yapılmıştır. Deneysel çalışmaların sonuçlan Cl”konsantrasyonu ve kirletici maddenin kimyasal yapısının suyun pH' ından daha önemli olduğunu göstermiştir. Deneyin başında AOX yoktur, ama kesikli deneyler sırasında de-novo oluşumları belirlenmiştir. OH-radikallerinin klorür iyonlarını klor radikallerine oksitlediği ve bunların da organik maddeler ile reaksiyona girdikleri düşünülebilir. Arıtma süresince, bu başlangıçta oluşturulan AOX bileşikleri tekrar giderilmektedir. Bu deneylerin değerlendirilmesi TOK ve AOX sonuçlarına göre yapılmıştır. Metanol, Fenol, Aseton, ABS ve EDTA içeren atıksular için sırasıyla, %99, %82, %99, %99 ve %95 TOK giderim verimleri elde edilmiştir. Kinetik çalışmalara göre, bütün deneyler için TOK gideriminin birinci derece kinetik ifadeye uyduğu belirlenmiştir. Tezin ikinci kısmında, tekstil boyası üreten bir endüstrinin yüksek konsantrasyonlarda klorlu organik madde içeren atıksuları,“KIRMIZI”ve“SARI”sürekli ve kesikli sistemler ile antilmışlardır. Kesikli arıtma için sadece tek bir reaktör, sürekli arıtma için ise kaskat şeklinde yerleştirilmiş üç reaktör kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar kullanılarak reaksiyon özellikleri belirlenmiş ve büyük ölçekli tesisler için arıtma maliyeti hesaplanmıştır. Numuneler deneyin başlangıcında ve su tamamen renksiz oluncaya kadar her saat başında alınmış ve AOX ve renk şiddeti (transmisyonu) analizlenmiştir. Renk giderimi sadece bir yaklaşım olarak,“KIRMIZI”(DyStar Dianix Red SE 3B) atıksu için 540 nm,“SARI”(DyStar Diamant Yellow Component) atıksu içinse 500 nm'de ixtransmisyon ölçümleri yapılarak belirlenmiştir. Sürekli arıtma deneyleri sırasında H2O2 sadece ilk reaktöre sürekli olarak eklenmiştir ve numuneler ortam kararlı koşullara ulaştıktan sonra alınmıştır. Boya atıksularının altı saat kesikli arıtmadan sonra,“KIRMIZI”atıksu için yaklaşık %82 AOX giderimi elde edilmiştir.“SARI”atıksu için ise dokuz saat kesikli arıtmadan sonra %89 AOX giderimi elde edilmiştir. Kaskat arıtma sırasında,“KIRMIZI”atıksu için 8 L/saat debi için yaklaşık %85 ve“SARI”atıksu için 1 L/saat debide yaklaşık %91 AOX giderme verimi elde edilmiştir. Özetle, UV-Serbest Yüzeyli Reaktör, endüstriyel atıksular için yüksek miktarda tuzluluk ve klorlu hidrokarbonlar içerseler ve çok koyu renkte olsalar bile yüksek arıtma verimleri elde edilebilecek sistemlerdir. Bir başka sonuç ise AOXde-novo oluşumları büyük ihtimalle radikalik oksidasyon dönüşümleri sırasında klorürün klora oksitlenmesi ve sonucunda klorlu organiklerin sentezlenmesidir. En önemli bulgu ise, pratikteki uygulamalar sırasında oluşan de-novo ürünlerinin tekrar arıtılmasıdır.
Özet (Çeviri)
ADVANCED OXIDA1TVE TREATMENT OF CHLORINATED HYDROCARBONS ABSTRACT The majör objectives of this thesis were to see the influence of chloride concentration and pH on the Adsorbable Organic Halogens fonnation (AOXde- novo) vvith newly developed UV-Free Surface Reactor (UV-FSR), and to observe the effect of the chloride concentration on the Total Organic Carbon (TOC) degradation efficiency, and also to optimise reaction conditions. Another objective was to investigate the effectiveness of UV/HaOı process for the treatment of selected industrial wastewaters which are containing chlorinated hydrocarbons. Öne of the Advanced Oxidation Process (AOP) techniques is the UV-HbOa processes. Today most of the UV-H^Oa photoreactors for industrial wastewater treatment are equipped with submerged UV-radiators, a rather disadvantageous design which originates from the sterilization technique of clear effluents. If high loaded wastewaters are treated vvith submerged radiators, coatings on the surface of the UV-radiator quartz cover tubes cause a considerable reduction in the effectivity of the UV-EbOa process. For prevention dirty coatings on the UV radiator, üı cooperation vvith the industry, a completely new reactor type for the UV wet oxidation was developed at the University of Stuttgart: the UV-Free-Surface-Reactor (UV-FSR). in contrary to the commonly used UV-reactors vvith submerged radiators the new concept is marked out by the position of the UV radiator which is a few centimeters above the surface of the wastewater. in this respect, this thesis is composed of two main parts. in the fîrst part of the experimental studies, the effect of chloride concentration and pH on the UV oxidation systems was examined. Methanol (CHsOH), Phenol (CeHsOH), Acetone (CaHeO), EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid, disodium Salt) (CıoHuNaNaaOg.lHaO) and ABS (sodium dodecylbenzene sulfonate, LAS) (CıgHagSOaNa) were used as organic substances. The treatment of these chemicals by UV oxidation using a newly developed lab scale pretest UV-Free Surface Reactor v(UV-FSR) with (1000 mg/L Cl“ and 10000 mg/L Cl”addition) and without Cl“ addition at different pH values (pH 3, pH 7, pH 10) is evaluated. The degree of reaction and the rate constants were also determined. The concentration of each substance was 1000 mg/1 and COD values were calculated theoretically. The amount of HaOa addition was calculated according to the COD with a convenient stoichiometric factor (e.g. 1). During experiments, the pH was always kept constant with the addition of either 25% H2SÛ4 ör 33% NaOH depending on the experimental conditions. Samples were taken at the beginning of the experiments and after 6, 18, 30, 60 minutes and 5 hours until the HaOa completely disappear and analysed for Adsorbable Organic Halogens (AOX), Total Organic Carbon (TOC), pH, and HaOı. The experimental results indicated that the Cl”concentration of the water and the chemical structure of the substances are more important than the pH of the water. Although there was no AOX at the beginning of the experiments, but a de-novo synthesis of AOX was observed during the batch experiments because of the high chloride content of the wastewaters. it can be supposed that OH-radicals oxidize some chloride-ions to form chlorine, which further reacts with organic compounds. During the treatment, these AOX compounds which are produced at the beginning of the reaction are destroyed again. Evaluations of these experiments were done according to TOC and AOX results. Approximately 99%, 82%, 99%, 99% and 95% TOC removal efficiencies were obtained for the treatment of Methanol, Phenol, Acetone, ABS and EDTA-containing wastewaters, respectively. Owing to kinetic studies, it was found that the TOC degradation in ali studies fitted to the first order reaction law. in the second part of the thesis, dyestuff production industry wastewaters, which are contaüıing chlorinated organic carbons,“RED”(DyStar Dianix Red SE 3B) and“YELLOW”(DyStar Diamant Yellow Component) were treated either in the batch ör in the continuous system. For batch system only öne reactor was used, for the vicascade experiments three reactors were used. The reaction specifications were also calculated in order to estimate the specific treatment costs for a large scale treatment. Samples were taken at the beginning of the experiments and after every hour until the waters become colourless and analysed for AOX and colour. The colour removal could only roughly be estimated by determining the transmission values of the wastewater at 540 nm for“RED”and at 500 nm for“YELLOW”. in the continuous flow experiments with the cascade of three reactors, HaCh was added only into the first reactor continuously. Sampling took place after the steady state conditions was gained. After six hours batch treatment of dyestuff wastewater, the AOX removal efficiency was approximately 82% for“RED”and after nine hours treatment the AOX removal efficiency was 89% for“YELLOW”wastewater. Following cascade treatment at a flow rate of 8 L/h approximately 85% AOX removal for“RED”was obtained and for“YELLOW”91% AOX removal was obtained at approximately l L/h flowrate. in summary, the UV-Free Surface Reactor (UV-FSR) is an effective tool for the treatment of industrial wastewaters even if they are completely dark coloured and of high salinity and also containing chlorinated hydrocarbons. Another finding is remarkable - the AOXde-novo formation which is probably caused by a radicalic oxidation of chloride to chlorine and the succeeding synthesis of organochlorinated products. The most interesting fact for practical applications then is the disappearance of the de-novo built compounds during the further treatment.
Benzer Tezler
- X-ışını kontrast maddesi iopamıdol'ün sıfır değerlikli alüminyum ile aktifleştirilmiş hidrojen peroksit ve persülfat ile ileri oksidasyonu
Removal of iopamidol, an iodinated x-ray contrast medium, by zero valent aluminum-activated H2O2 and S2O82-
GÜLŞAH KORKMAZ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İDİL ARSLAN ALATON
- Bir oktilfenol polietoksilatın persülfat ile aktive edilmiş sıfır değerlikli demir nanopartikülleri ile ileri oksidasyonu ve toksik etkisindeki değişim
Advanced oxidation of an octylphenol polyethoxylate with persulfate activated zero valent iron nanoparticles and changes in its toxic effect
KÜBRA TEMİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İDİL ARSLAN ALATON
- Amoksisilin ilaç etken maddesinin elektrokimyasal arıtımında titanyum üzerine platin (Ti/Pt) ve bor katkılı elmas elektrotlarının (BDD) performans karşılaştırılması
Performance comparison of platinum on titanium (Ti/Pt) and boron dopped diamond electrodes (BDD) in the electrochemical treatment of the pharmaceutical active substance of amoxicillin
AKIN KAÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDURRAHMAN AKYOL
- Katılara adsorbe refrakter toksik organik maddelerin sulu ortamda ileri oksidasyon yöntemleri ile parçalanmalarının incelenmesi
Investigation of degradation of the toxic and refractory organic compounds adsorbed on solids in aqueous mixture by advanced oxidation processes
ERDAL KUŞVURAN
- Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications
Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma
EDA YARSUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ