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
- Tez No: 305071
- Danışmanlar: PROF. DR. TÜLAY ÖZBELGE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Katalitik ozonlama, endüstriyel tekstil atık suları, perflorooktil alümina (PFOA), alümina, Catalytic ozonation, mixed dye solutions, Perfluorooctyl alumina (PFOA), alumina
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 251
Özet
Çevresel yönetmelikler, endüstriyel tekstil atık sularının içinde bulunan inorganik ve organik kimyasallar için çeşitli sınırlamalar getirmiştir. Bu kimyasal maddelerin arıtılması için literatür çalışmalarında birçok çeşitli metod kullanılmaktadır. Bu metodlar içerisinde ozonlama en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Son yıllarda, ileri oksidasyon prosesleri (AOPlar) olarak bilinen yöntemlerden biri olan katalitik ozonlama, ozon tüketimini azaltmak ve Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) ve Toplam Organik Karbon (TOK) giderimini artırmak için uygulanır.Bu çalışmada ozonlama ve katalitik ozonlama yöntemlerinin etkisi yarı kesikli ve üç fazlı akışkan yataklı reaktörlerde tek boya ve karışık boya solüsyonlarında incelenmiştir. Bu boyalar Bazik Mavi 41 (BB-41), Bazik Sarı 28 (BY-28) ve Bazik Kırmızı (BR-18.1)'dır, ve AKSA A.Ş. (Yalova, İstanbul) tekstil fabrikası tarafından temin edilmiştir. Karışık boya solusyonundaki boyaların her birinin konsantrasyonunu ayrı ayrı olarak elde edebilmek amacıyla bazı ?absorbans ? konsantrasyon? kalibrasyon bağıntıları geliştirilmiş ve bu bağıntılar boyaların ayrı ayrı giderimlerinin incelenmeleri fırsatını sunmuştur. Reaktör girişindeki toplam boya konsantrasyonunun (Cd,in), sıvı ve gaz fazlarının akış hızlarının, pH'nın, farklı katalizör tiplerinin [perflorooktil alümina (PFOA) ve alümina] ve katalizör miktarlarının ozonlama prosesi üzerindeki etkileri incelenmiştir.Katalizör karakterizasyon analizleri hazırlanan katalizörün deneyler sırasında maksimum kullanım sayısının bulunması amacıyla yapılmış ve analizler sonucunda bu değer 3 kez kullanım olarak belirlenmiştir. Gaz yıkama şişelerinde yapılan deneylerde, bir mol boyanın oksidasyonu için kaç mol ozon gerektiği belirlenmiştir. BB-41, BR-18.1 ve BY-28 boyalarının oksidaysonu yarı kesikli reaktörde tek boya solusyonları olarak ozonlama ve katalitik ozonlama deneyleri, alümina ve PFOA katalizörleri kullanılarak araştırılmıştır. En yüksek TOK ve KOİ giderimleri sırası ile %58.3 ve %62.9 olarak BB-41 boyası için, %55.2 ve BB-41 için %58.8 BR-18.1 boyası ile yapılan deneylerde, pH değeri 10 iken alümina katalizörü ile elde edilmiştir. Fakat BY-28 boyası ile yapılan deneylerde En yüksek TOK ve KOİ giderimleri sırası ile %61.3 ve %66.9 olarak pH değeri 4 iken PFOA katalizörü ile elde edilmiştir.Minimum akışkanlaşma hızı (uL,min), gaz, sıvı ve katı fazlarının reaktörde tutulma oranları, dağılım katsayıları (DL) ve hacimsel ozon-su kütle transfer katsayıları (kLa) reaktördeki sıvı-faz kargaşasının (türbulans) ozonlama üzerindeki etkilerini inceleyebilmek amacıyla farklı gaz ve sıvı hızlarında hesaplanmıştır.Çalışmadaki deneyler sırasında kullanılan iki katalizörün de solusyon pH'ına göre değişik şekilde hareket ettikleri gözlemlenmiştir. PFOA katalizörü BY-28 boyasının asidik ortamda boya giderim verimliliğini yükselttiği gözlemlenirken, BB-41 ve BR-18.1 boyalarının alumina katalizörü ile alkalin ortamda asidik ortamla karşılaştırıldığında boya verimliliğinin daha fazla olduğu görülmüştür.Akışkan yataklı reaktördeki katalitik ozonlama reaksiyonları için, üç boyanın karışımının ozonlanması deneylerinde BY-28 için en yüksek boya giderimi %99.29 olarak gaz debisi (QG) 340 L/sa, sıvı debisi (QL) 150 L/sa ve pH=4 şartlarında, her boyadan 30 mg/L içeren sentetik boya solusyonun PFOA katalizörü ile ozonlanması sonucu elde edilmiştir. BR-18.1 ve BB-41 boyaları için sırası ile %95.39 ve %97.95 olarak QG = 340 L/sa, QL = 150 L/sa ve pH=10 şartlarında, her boyadan 30 mg/L içeren sentetik boya solusyonun alumina katalizörü ile ozonlanması sonucu elde edilmiştir. En yüksek TOK ve KOİ giderimleri sırası ile %25.2 ve %32.4 olarak 3 boyayı da içeren sentetik boya solusyonun PFOA katalizörü kullanılarak pH=4 için ve gaz debisinin sıvı debisine oranı 2.26 (QG = 340 L/sa, QL = 150 L/sa) için elde edilmiştir; gaz ve sıvı debileri en yüksek boya giderimi elde edilen deneysel koşullardaki debi değerleri ile aynıdır.Empirik TOK giderim denklemleri giriş TOK değeri, solüsyon pH değeri, gaz ve sıvı akış hızları cinsinden elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Environmental regulations have imposed limitations on a wide variety of organic and inorganic pollutants in industrial textile wastewaters. There are several degradation methods used in literature studies. Among these methods ozonation is one of the most considered way to degrade refractory chemicals in textile wastewaters. In recent years, catalytic ozonation as being one of the advanced oxidation processes (AOPs), is applied to reduce the ozone consumption and to increase the Chemical Oxygen Demand (COD) and Total Organic Carbon (TOC) removals.Ozonation and catalytic ozonation of single and mixed dye solutions have been examined both in a semi-batch reactor and also in a three phase fluidized bed reactor. The dyes that are used in this study are Basic Blue 41 (BB-41), Basic Yellow 28 (BY-28) and Basic Red 18.1 (BR-18.1), these dyes are obtained from AKSA A.Ş. (Yalova, İstanbul) textile plant. In order to measure the concentration of each dye in the mixed dye solution, ?absorbance vs. concentration? calibration correlations were developed. The effect of inlet dye concentration, inlet gas and liquid flow rates, pH, catalyst type [perflorooctyl alumina (PFOA) and alumina] and catalyst dosage were determined experimentally. Catalyst characterization analyses were done in order to determine the maximum number of times that the catalyst can be used and it was found to be 3 times. Gas washing bottle experiments are conducted to find the amount of ozone required to oxidize one mole of each dye used in the study. Oxidation of BB-41, BR-18.1 and BY-28 dyes were investigated in a semi-batch reactor as single dye solutions by sole and catalytic ozonation with alumina and PFOA catalyst particles. The highest TOC and COD removals being 58.3% and 62.9%, respectively, were obtained at pH of 10 for BB-41 and 55.2% and 58.8%, respectively, for BR-18.1 with alumina catalyst. On the other hand, for BY-28 PFOA catalyst yielded highest TOC and COD reductions being 61.3% and 66.9%, respectively, at pH of 4.Minimum fluidization velocity (uL,min), the hold-up values of gas, liquid and solid phases, the dispersion coefficients (DL), and volumetric ozone-water mass transfer coefficients (kLa) were estimated at various gas and liquid flow rates in order to observe the effect of liquid mixing in the reactor on ozonation process.While PFOA catalyst was found to be effective in oxidizing BY 28 in acidic conditions (pH=4), BR-18.1 and BB 41 are degraded in alkaline medium (pH=10) with alumina catalyst better compared to acidic conditions. For catalytic ozonation reactions in fluidized bed reactor, the highest dye removals in mixed dye solution were observed for BY-28 being 99.29% for gas flow rate (QG) of 340 L/h, liquid flow rate (QL) of 150 L/h and pH=4, initial dye concentration being 30 mg/L of each dye with PFOA catalyst, while for BR-18.1 and BB 41 being 95.39% and 97.95% respectively for QG = 340 L/h, QL = 150 L/h and pH=10, initial dye concentration being 30 mg/L of each dye with alumina catalyst. The highest TOC and COD reductions, 25.2% and 32.4%, respectively, were achieved in the catalytic ozonation of the mixed dye using PFOA as the catalyst at a pH of 4 and at a gas to liquid flow rate ratio of 2.26 (QG = 340 L/h, QL = 150 L/h). Highest dye removals were obtained at the same gas and liquid flow rates as those of the highest TOC and COD reductions in the experiments.Empirical TOC removal equations were obtained as a function of inlet TOC concentration, solution pH, gas and liquid flow rates.
Benzer Tezler
- Zararlı atıkların ozon ile oksidasyonu
Başlık çevirisi yok
TUBA TURAN ERTAŞ
Doktora
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN TANILLI
- Bisfenol A'nın katalitik, fotokatalitik ve ozonlama yöntemleri ile arıtılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of Bisphenol A's improvement by catalytic, photocatalytic and ozonation methods
HALİL AKSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL AYHAN ŞENGİL
- Bisfenol A içeren atıksuların nano titanyum dioksit kullanılarak katalitik ozonlama ve fotokatalitik ozonlama yöntemleri ile arıtılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of the treatment of wastewaters containing bisphenol a by catalytic ozonation and photocatalytic ozonation methods using nano titanium dioxide
MELİSA SIRMA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL AYHAN ŞENGİL
- Investigation of toxicity of antiviral drugs in the presence of microplastics and their removal through ozonation and LDH-based catalytic ozonation
Antiviral ilaçların zehirliliğinin mikroplastikler varlığında araştırılması, ozonlama ve KÇH-bazlı katalitik ozonlama aracılığıyla giderimleri
NASİM CHAVOSHİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR DOĞRUEL
- 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