Advanced oxidation techniques for the removal of refractory organics from textile wastwaters
Tekstil atıksularında bulunan kararlı organiklerin ileri oksidasyon teknikleri ile arıtımı
- Tez No: 177331
- Danışmanlar: PROF. DR. TÜLAY A. ÖZBELGE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alümina, Ozonlama, Alumina, Ozonation
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ozonlama, tekstil atıksularında bulunan kararlı organiklerin arıtımında etkili bir yöntemdir. Son yıllarda katalitik ozonlama, ozon sarfiyatının düşürülmesi ve kimyasal oksijen ihtiyacı ve ?toplam organik karbon? (TOK) giderim yüzdelerinin arttırılmasında uygulanmaktadır.Asit Kırmızı-151 (AR-151) ve Remazol Mavisi (RBBR) olarak adlandırılan iki farklı endstriyel boyanın arıtımı ayrı ayrı konvensiyonel ozonlama ve alumina veya perflorooktil alumina ile katalitik ozonlama ile yarı-kesikli ve akışkan yataklı reaktörde (AYR'de) gerçekleştirilmiştir. Konvensiyonel ve katalitik ozonlama prosesi boya konsantrasyonuna göre sahte-birinci derece reaksiyon kinetiği izlemiştir. En yüksek KOİ giderimleri pH'nın 13 olduğu şartlarda, AR-151 için alumina ve RBBR için de % 100 PFOA varlığında gerçekleşmiştir. ?Alıkonma Zamanı Dağılımı? deneyleri reaktörde sıvı fazı karışma seviyesinin anlaşılması için yapılmıştır. AYR'nin reaktör olarak davranışı bir veya iki ?sürekli karışan tank reaktör?ün davranışına eşit olarak bulunmuştur.AYR'de, volumetrik ozon-su kütle transfer katsayısı (kLa), farklı gaz debisi, sıvı debisi ve katalizör dozları için bulunmuştur. Deneysel bulunan çözünmüş ozon konsantrasyonları model sonuçları ile karşılaştırılarak kLa'nin bulunması için bir model geliştirilmiştir. kLa'nin değeri gaz debisinin artması ile artmıştır. Akışkanlaştırma şartlarında, yüksek miktardaki katalizör dozları yüksek kütle transfer hızları ile kLa'nın yüksek olmasını sağlamıştır.Farklı giriş boya konsantrasyonu, gaz ve sıvı debileri, giriş ozon konsantrasyonu, katalizör dozu, katalizör parçacık boyutu ve pH şartlarında boya ozonlama deneyleri katalizörsüz ve alumina veya PFOA varlığında yapılmıştır. Boya ve TOK giderimleri gaz debisinin artması ve sıvı debisi ile giriş boya konsantrasyonunun azalması ile artmıştır. Reaktöre katalizör eklenmesi TOK gideriminin artmasında yararlı olmuştur; TOK giderimi katalizör dozunun artması ile artmıştır. Reaktörde katalizör bulunduğunda, çözeltinin birim hacmi başına harcanan ozon çok daha düşük bulunmuştur. TOK giderimi ve O3 sarfiyatına bakıldığında en etkili katalizör PFOA olmuştur. Organik analizi sonuçlarına göre, RBBR ve AR-151 ozonlanmasında yan ürünler okzalik, asetik, formik ve gliokzalik asitler olmuştur.Sıvı içindeki boya ve çözünmüş ozon konsantrasyonları modelden tahmin edilmiş ve ve model sonuçları deneysel sonuçlarla kimyasal tepkime varlığında kLa değerlerinin bulunması için karşılaştırılmıştır. Kimyasal tepkimenin ve katalizörlerin AYR'de bulunması kLa değerlerini önemli derecede arttırmıştır. Artış faktörü (E) pH=2.5'de katalizörsüz ozonlama için 0.97 ve 1.93, katalizörlü ozonlama için 0.96 ve 1.53 aralığında bulunmuştur. Birimsiz bir sayı olan Hatta değerleri RBBR ve AR-151 çözeltilerinin konvensiyonel ozonlanmsında 0.04 ile 0.103 arasında hesaplanmıştır. Hesaplanan Ha değerlerine göre, tepkime literatürde ?ara rejim? denilen rejimde gerçekleşmiştir.
Özet (Çeviri)
Ozonation is an efficient method to degrade refractory organics in textile wastewaters. In recent years, catalytic ozonation is applied to reduce ozone consumption and to increase ?chemical oxygen demand? and ?total organic carbon? (TOC) removal efficiencies.The ozonation of two industrial dyes, namely Acid Red-151 (AR-151) and Remazol Brilliant Blue R (RBBR) was examined separately both in a semi-batch reactor and also in a fluidized bed reactor (FBR) by conventional and catalytic ozonation with alumina and perfluorooctyl alumina (PFOA) catalysts. The conventional and catalytic ozonation reactions followed a pseudo-first order kinetics with respect to the dye concentration. The highest COD reductions were obtained in the presence of the catalysts at pH=13, with alumina for AR-151 and with PFOA for RBBR. ?Residence time distribution? experiments were performed to understand the degree of liquid mixing in the reactor. The behaviour of the FBR was almost equivalent to the behaviour of one or two completely stirred tank reactors in series in the presence of the solid catalyst particles.The volumetric ozone-water mass transfer coefficients (kLa) were found at various gas and liquid flow rates and catalyst dosages in the FBR. A model was developed to find kLa in the reactor by comparing the dissolved O3 concentrations in the experiments with the model results. kLa increased significantly by the increase of gas flow rate. Higher catalysts dosages at the fluidization conditions yielded higher kLa values indicating higher rates of mass transfer.Dye ozonation experiments without catalyst and with alumina or PFOA catalyst were conducted at different conditions of the inlet dye concentration, gas and liquid flow rates, inlet ozone concentration in the gas, catalyst dosage, particle size and pH. The dye and TOC removal percentages were increased with the increase of gas flow rate and with the decrease of both the liquid flow rate and inlet dye concentration. The addition of the catalyst was beneficial to enhance the TOC degradation. The ozone consumed per liter of wastewater was much lower when the catalyst was present in the reactor. In terms of TOC removal and O3 consumption, the most efficienct catalyst was PFOA. According to the organic analysis, the intermediate by-products were oxalic, acetic, formic and glyoxalic acids in RBBR and AR-151 ozonation.The dye and dissolved ozone concentration profiles were predicted from a developed model and the model results were compared with the experimental results to obtain the enhanced kLa values. The presence of the chemical reaction and the catalysts in the FBR, enhanced the kLa values significantly. The enhancement factor (E) was found as between 0.97 and 1.93 for the non-catalytic ozonation and 0.96 and 1.53 for the catalytic ozonation at pH = 2.5. The dimensionless number of Hatta values were calculated between 0.04-0.103 for the sole ozonation of RBBR and AR-151 solutions. According to the calculated Ha values, the reaction occurred in the bulk liquid and in the film being called as the ?intermediate regime? in the literature.
Benzer Tezler
- Assessment of persulfate (PS)/UV-C process for drinking water treatment
İçme suyu artımı persülfat (PS)/UV-C prosesinin değerlendirilmesi
SHAHIN SHAHKAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞBA ÖLMEZ HANCI
- Degradation of colored industrial wastewaters by advanced oxidation processes
Renkli endüstriyel atıksuların ileri oksidasyon prosesleriyle arıtımı
FATMA NİHAN DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Çevre MühendisliğiFatih ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKÇE TEZCANLI GÜYER
YRD. DOÇ. DR. SAMİ GÖREN
- 5-florourasil bileşiğinin ileri oksidasyon yöntemleri ile giderilmesi
Removal of the 5-fluorouracil compaund by advanced oxidation techniques
ESRA KULAKSIZ
- Applicability of advanced oxidation processes for the decolorization of textile wastewater
Tekstil atıksularının renk gideriminde ileri oksidasyon tekniklerinin uygulanabilirliği
YÜSRA TANRISEVEN ALTUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Çevre MühendisliğiFatih ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKÇE TEZCANLI GÜYER
- Advanced oxidation of reactive dyes in the presence of granular activated carbon
Reaktif boyaların granüler aktif karbonun varlığında ileri oksidasyonu
DİLA AKSOY HASAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLSUN H. İNCE
