Catalytic ozonation of dye solutions in a semi-batch reactor
Boya çözeltilerinin yarı-kesikli bir reaktörde katalitik ozonlanması
- Tez No: 238746
- Danışmanlar: PROF. DR. A. TÜLAY ÖZBELGE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- 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: 227
Özet
Boya maddeleri içeren tekstil atıksularının arıtımı biyolojik arıtıma dayalı geleneksel yöntemlerle mümkün olmamaktadır. Bu problemin üstesinden gelebilmek için sudaki organik maddelerin suda çözünmüş ozon gazı ile yükseltgenmesine dayanan ozonlama ile arıtım metotları sıkça çalışılmıştır. Ozonlamanın yanısıra katalitik ozonlama ve ileri oksidasyon teknikleri (İOP) de ozonlamanın atıksuların muamele edilmesi üzerindeki etkisini arttırmak için kullanılmaktadır.Bu çalışmada Bakır Sülfür (CuS) toz parçacıkları ve alumina parçacıklarının demir solusyonuyla ıslatılması (impregnation) suretiyle sentezlenmiş bir katalizör olan demir alumina (Fe/Al2O3) katalizörü, Reaktif Siyah-5 (RB-5) ve Remazol Parlak Mavisi-R (RBBR) boyalarının ayrı ayrı katalitik ozonlanmasında kullanılmıştır. Katalitik ozonlama deneyleri yanısıra, ozonlama parametreleri ve ozonlama mekanizması da çalışılmış, ayrıca yarı kesikli reaktörde ozonlama için bir model oluşturulmuştur.Her iki katalizörün de toplam organik karbon (TOK) değerlerindeki düşüşün ölçülmesi ile gözlemlenen ozonlama yan-ürünlerinin yükseltgenmesinde artışa sebep olduğu görülmüştür. Katalitik ozonlamanın RBBR çözeltilerinin boya giderim hızları üzerine önemli bir etkisi olmamasına karşın, RB-5 çözeltilerinin boya giderim hızlarında katalizör eklenmesi artışa sebep olmuştur.Reaksiyon ortamında CuS kullanılmasıyla, 100 mg/L başlangıç boya konsantrasyonuna sahip pH = 10'daki boya çözeltilerinin her iki boya için de TOK giderim değerlerinin %90' ın üzerinde olduğu gözlemlenmiştir. Katalitik ozonlamanın en kayda değer etkisi, katalizörsüz ozonlamada TOK giderimlerinin en düşük olduğu pH = 3'de görülmüştür. CuS eklenmesi reaksiyon süresi olan 80 dak sonundaki yüzde TOK giderim değerini 100 mg/L başlangıç konsantrasyonuna sahip pH = 3'teki RBBR çözeltilerinde %123, RB-5 çözeltilerinde %65 arttırmıştır. Öte yandan Fe/Al2O3 katalizörünün ortama eklenmesi 100 mg/L başlangıç konsantrasyonuna sahip pH = 3'teki RB-5 çözeltisinin ozonlanmasında TOK giderim değerini %52 arttırmıştır.İlave olarak, ozonun hacimsel kütle transfer katsayısı (kLa) boyanın ortamda bulunduğu (boya-ozon reaksiyonunun olduğu) ve bulunmadığı durumlarda matematiksel modelleme ile yaklaşık olarak tespit edilmiştir. Tespit edilen değerler kullanılarak başlangıç boya derişimi ve boya-ozon reaksiyonunun ozonun fiziksel absorpsiyon hızını arttırma katsayısı (E) arasında bir korelasyon bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Treatment of textile wastewaters containing dye materials using the conventional methods based on biological treatment is not possible. In order to overcome this problem, ozonation based on the oxidation of organic pollutants with ozone gas dissolved in aqueous phase have been studied widely. Catalytic ozonation and advanced oxidation processes (AOP) are also used in order to increase the efficiency of sole ozonationIn this work, catalytic ozonation processes in the presence of Copper Sulfide (CuS) powder and a synthesized catalyst by the impregnation of iron on alumina (Fe/Al2O3) were studied separately in the treatment of dye solutions, namely Remazol Brilliant Blue-R (RBBR) and Reactive Black-5 (RB-5). Besides catalytic ozonation runs, ozonation parameters and ozonation mechanism were also studied and a model was developed for the semi-batch ozonation.Both catalysts increased the oxidation of side products measured by the decrease in the amount of total organic carbon (TOC) in the treated dye solutions. Dye removal rates were also enhanced in the treatment of RB-5 dye solutions while no significant effect was observed on dye removal rates of RBBR solutions.TOC removals above 90% were observed in the catalytic ozonation using CuS for both of the dye solutions at pH =10 having initial dye concentration of 100 mg/L. The most significant effect of the catalyst addition was observed at pH = 3 where the TOC removals of non-catalytic ozonation were the lowest. CuS addition increased percent TOC removal at the end of the reaction period of 80 min by 123% in the treatment of 100 mg/L RBBR solution, and by 65% in the treatment of 100 mg/L RB-5 solution at pH = 3. On the other hand, addition of Fe/Al2O3 catalyst increased TOC removal of 100 mg/L RB-5 solution by 52 % at pH = 3.In addition, volumetric mass transfer coefficients (kLa) of ozone in the absence and in the presence of a chemical reaction between dye and ozone were estimated from modeling. A correlation for the enhancement factor of ozone absorbed into dye solutions in terms of initial dye concentration was obtained and reported.
Benzer Tezler
- Catalytic ozonation of synthetic wastewaters containing three different dyes in a fluidized bed reactor
Üç farklı boya içeren sentetik atık suların akışkan yataklı reaktörde katalitik ozonlanması
AYŞE İREM BALCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. TÜLAY ÖZBELGE
- Advanced oxidation techniques for the removal of refractory organics from textile wastwaters
Tekstil atıksularında bulunan kararlı organiklerin ileri oksidasyon teknikleri ile arıtımı
FUNDA EROL
Doktora
İngilizce
2008
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. TÜLAY A. ÖZBELGE
- Zeytin çekirdeğinden elde edilen aktif karbonun reaktif kırmızı 195 boyarmaddesinin katalitik ozonlanmasında kullanılması
The use of activated carbon prepared from olive stone as a novel non-conventional low cost catalyst for ozonation of reactive red 195 azo dye
ŞİFA KIR
- Tekstil atıksularından boya gideriminde bileşik ileri oksidasyon yöntemlerinin incelenmesi
Investigation of hybrid advanced oxidation methods for dyeremoval from textile wastewater
NİSAN ZORLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE GÜVENÇ
- Reaktif kırmızı 195 (RR195) azo boyar maddesinin katalitik ozonlanması
Catalytic ozonation of reactive red 195 azo dye
GONCA BAHAR