Application of advanced oxidation and novel biological methods for the treatment of terephthalic acid plant wastewater
Tereftalik asit fabrikası atıksularının arıtılmasında ileri oksidasyon ve yeni biyolojik yöntemlerin uygulanması
- Tez No: 382584
- Danışmanlar: PROF. DR. SÜHEYDA ATALAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 162
Özet
Bu tez kapsamında, tereftalik asit fabrikası atıksuyunun ceviz kabuklarından hazırlanan katalizörler varlığında çeşitli ileri oksidasyon yöntemleri ve yenilikçi bir biyolojik oksidasyon yöntemi ile giderimi araştırılmıştır. Tereftalik asit fabrikası atıksuyunu yansıtması için giderimi hedeflenen bileşikler tereftalik asit (TPA), benzoik asit (BA) ve p-toluik asit (p-Tol) olarak seçilmiştir. Benzoik asit için Fenton benzeri oksidasyon, katalitik ıslak hava oksidasyonu, fotokatalitik oksidasyon, foto-Fenton benzeri oksidasyon gibi çeşitli ileri oksidasyon yöntemleri ile biyolojik oksidasyon yöntem ile giderimi araştırılmıştır. Tereftalik asit ve p-toluik asitin; Fenton benzeri oksidasyon, fotokatalitik oksidasyon ve foto-Fenton-benzeri oksidasyon yöntemleri ile giderimi incelenmiştir. İlk aşama olarak metal tutturulan ceviz kabuğu temelli katalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ceviz kabuklarından fiziksel ve kimyasal (asidik, nötral ve bazik) olmak üzere farklı aktivasyon yöntemleri ile hazırlanan aktif karbon (AK) yapısına % 10 oranında demir (Fe) veya demir-titanyum dioksit (Fe-TiO2 (1:99)) tutturularak Fe/AK ve Fe-TiO2/AK katalizörler elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında her bir bileşik ve bu bileşiklere uygulanan tüm yöntemler için en etkin katalizörler belirlenmiştir. Uygun katalizör belirlenmesinden sonra optimum çalışma koşullarını saptamak amacıyla tüm model bileşikler için uygulanan yöntemler test edilmiştir. Başlangıç konsantrasyonu tüm deneylerde tüm model bileşikler için 50 mg/L olarak sabit tutulmuştur. Benzoik asit için ulaşılan en yüksek giderim; fotokatalitik ve foto-Fenton benzeri oksidasyon için seçilen nötral aktivasyon ile hazırlanan Fe-TiO2/AK katalizör varlığında foto-Fenton-benzeri oksidasyon ile optimum çalışma koşullarında 80 dakika sonunda % 95 olarak bulunmuştur. Tereftalik asit için en yüksek giderim yine en uygun katalizör olarak seçilen nötral Fe-TiO2/AK varlığında optimum çalışma koşullarında 120 dakika sonunda % 90 olarak bulunmuştur. Son olarak p-toluik asit için de diğer model bileşiklerle benzer şekilde en uygun katalizör nötral Fe-TiO2/AK seçilmiş ve bu katalizör varlığında gerçekleştirilen deneylerde en yüksek giderim, fotokatalitik oksidasyon ile optimum çalışma koşullarında 60 dakika sonunda % 90 olarak bulunmuştur. Çalışmanın üçüncü aşamasında benzoik asitin biyolojik oksidasyonla giderimi ceviz kabuğu temelli biyokatalizörler varlığında gerçekleştirilmiştir. Seçilen P.chrysosporium ve T.versicolor mikroorganizmalarının ceviz kabuğu üzerine immobilize edilerek hazırlanan biyokatalizörlerin seçimlilik deneyleri sonucunda P.chrysosporium tutturulmuş ceviz kabukları parametrik çalışma için uygun bulunmuştur. Bu biyokatalizör varlığında optimum çalışma koşulları ile 4.gün sonunda % 90'a varan benzoik asit giderimi sağlanmıştır. Çalışmanın sonunda elde edilen sonuçlar ışığında katalitik aktivite anlamında nötral ve bazik aktivasyon yöntemleri, fiziksel ve asidik aktivasyon yöntemlerine göre daha başarılı bulunmuştur. Seçilen tüm bileşikler için en umut vaat eden yöntemin ise daha yüksek giderim miktarları ve hızları sağlaması nedeniyle fotokatalitik oksidasyon ve foto-Fenton benzeri oksidasyon yöntemleri olduğuna karar verilmiştir. Benzoik asit için en yüksek giderimin sağlandığı yöntemler olan fotokatalitik oksidasyion ve foto-Fenton benzeri oksidasyon ile biyolojik oksidasyon kıyaslandığında aynı giderim sonuçlarına (90–95 %) fotokatalitik oksidasyon veya foto-Fenton benzeri oksidasyon ile 2 saatte ulaşılırken biyolojik oksidasyon ile 4 gün gibi uzun sürelerde ulaşıldığı sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, treatment of terephthalic acid wastewater by various advanced oxidation methods and biological oxidation using walnut shells based catalysts has been studied. The target compounds to represent terephthalic acid wastewater were selected as terephthalic acid (TPA), benzoic acid (BA) and p-toluic acid (p-Tol). Degradation of BA by various advanced oxidation methods such as Fenton-like oxidation, catalytic wet air oxidation, photocatalytic oxidation, photo-Fenton-like oxidation and by biological oxidation was investigated. Degradation of terephthalic acid and p-toluic acid by photocatalytic and photo-Fenton-like oxidation were also investigated. The first part was preparation and characterization of metal doped walnut shells based catalysts. Iron (Fe) or iron-titanium dioxide (Fe-TiO2 (1:99)) with a weight ratio of 10 % were doped to the activated carbon (AC) prepared from walnut shells by physical and different chemical activation methods such as acidic, neutral and basic activation. After metal doping Fe/AC and Fe-TiO2/AC catalysts were obtained. In the second part of the study, first catalyst screening experiments were performed to each target compound for methods applied to determine the most efficient catalyst. Then parametric studies were performed to determine optimum values of operating conditions. Initial concentration was kept constant as 50 mg/L for each target compound. For benzoic acid, neutral Fe-TiO2/AC catalyst was selected for photocatalytic and photo-Fenton-like oxidation and highest degradation efficiency for BA, % 95 degradation was accomplished by photo-Fenton-like oxidation in 80 minutes at optimum operating conditions. For terephthalic acid, neutral Fe-TiO2/AC catalyst was determined from catalyst screening experiments for photocatalytic and photo-Fenton-like oxidation and highest degradation efficiency for TPA in the presence of this catalyst was accomplished with a degradation efficiency of 90 % in 120 minutes at optimum operating conditions. For p-toluic acid, neutral Fe-TiO2/AC catalyst same as other target compounds was determined for photocatalytic and photo-Fenton-like oxidation. Highest degradation efficiency for p-Tol in the presence of this catalyst was accomplished with a degradation efficiency of 70 % in 60 minutes at optimum operating conditions. In the third part of the study, biological oxidation of benzoic acid in the presence of biocatalysts based on walnut shells was investigated. P.chrysosporium and T.versicolor were selected as microorganisms and immobilized on walnut shells. P.chrysosporium immobilized on walnut shells were determined as more successful in biocatalyst screening experiments and in presence of this biocatalyst, up to 90 % degradation was achieved at optimum conditions in 4 days. As a conclusion, neutral and basic activation were considered as more successful than physical and acidic activation based on catalytic performances. Photocatalytic oxidation and photo-Fenton-like oxidations were determined as the most promising methods with higher degradation efficiencies and degradation rates for all target compounds. Comparing biological oxidation, photocatalytic oxidation, and photo-Fenton-like oxidation of BA in which highest degradation efficiencies were obtained for BA, the same degradation efficiency (90–95 %) was achieved in two hours by photocatalytic oxidation and photo-Fenton-like oxidation where it was achieved in four days by biological oxidation.
Benzer Tezler
- Degradability of synthetic dyestuff by acoustic cavitation: Impacts of system conditions and physical/chemical agents
Sentetik boyar maddelerin akustik kavitasyonla indirgenmesi
GÖKÇE TEZCANLI GÜYER
Doktora
İngilizce
2003
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLSUN İNCE
- N-donated Ru(II) and Rh(I) complexes: Synthesis, characterization, biosensor application and biological evaluation
N-donör Ru(II) ve Rh(I) kompleksleri: Sentez, karakterizasyon, biyosensör uygulamasi ve biyolojik açidan değerlendirilmesi
IMAMA BAHJAT NAMUQ AL-TALABANEE
- Development of novel aflatoxin B1 biosensors by carbon nanotube integrated microfluidic systems
Karbon nanotüp entegre edilmiş mikroakışkan sistemlerin kullanımıyla yeni aflatoksin B1 biyosensörlerinin geliştirilmesi
NAGİHAN OKUTAN ARSLAN
Doktora
İngilizce
2024
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Biomedical application of an enzymatically synthesized biopolyester
Enzimatik olarak sentezlenmiş bir biyopoliesterin biyomedikal uygulaması
ŞENOL BEYAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- The rational design of a novel biocatalyst using the heme-nitric oxide/oxygen binding protein
Hem-nitrik oksit/oksijen bağlayıcı proteinini kullanarak yeni bir biyokatalizörün rasyonel tasarımı
JOANA EFUA AGGREY FYNN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Biyomühendislikİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. GÜLİSTAN MEŞE ÖZÇİVİCİ
Assist. Prof. Dr. NUR BAŞAK SÜRMELİ