Azo dye degradation by advanced oxidation methods using metal impregnated organic waste catalyst and comparatively biological oxidation
Azo boyar maddelerin organik atık üzerinde metal emdirilmiş bir katalizör kullanılarak ileri oksidasyon yöntemleriyle ve karşılaştırmalı olarak biyolojik oksidasyon ile giderimi
- Tez No: 409977
- 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: 159
Özet
Bu çalışmada Procion Red MX-5B azo boyar maddesinin çeşitli ileri oksidasyon yöntemleri ve biyolojik oksidasyon ile giderimi karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. İleri oksidasyon yöntemleri kapsamında ceviz kabuğundan elde edilen aktif karbon üzerine demir emdirilmiş katalizör kullanılarak Fenton benzeri oksidasyon, fotokatalitik oksidasyon, foto-Fenton benzeri oksidasyon ve katalitik ıslak hava oksidasyon uygulanmıştır. Biyolojik oksidasyonda ise ceviz kabukları; boya giderimi için gerekli enzimleri salgılayacak olan Phanerochaete chrysosporium ve Trametes versicolor mantar türleri için besin ve tutunma yüzeyi olarak kullanılmıştır. İleri oksidasyonda katalizör destek malzemesi olarak kullanılan aktif karbon, ceviz kabuklarından, fiziksel aktivasyon ve potasyum hidroksit (KOH), nitrik asit (HNO3) ve çinko klorür (ZnCl2) aktivasyonu olmak üzere üç farklı kimyasal aktivasyon yöntemi ayrı ayrı uygulanarak hazırlanmıştır. Hazırlanan her bir aktif karbon üzerine demir emdirilerek Fe/Aktif Karbon ve Fe-TiO2 emdirilerek Fe-TiO2/Aktif Karbon katalizörler elde edilmiştir. Fe/Katalizör ve Fe-TiO2/Katalizör oranları kütlece 1:10 olarak belirlenmiştir. Fe/TiO2 oranı ise kütlece 1:100'dür. Fe/TiO2 oranı kütlece 1:100'dür. Fe/Aktif Karbon katalizörlerin performansları çalışma kapsamındaki tüm ileri oksidasyon yöntemlerinde test edilirken Fe-TiO2/Aktif Karbon katalizörler sadece fotokatalitik oksidasyonda kullanılmıştır. Hazırlanan katalizörler Taramalı Elektron Miroskopu, X-Işını Difraktometresi ve Brauner Emmett Teller yöntemi ile analiz edilmiştir. Fenton benzeri ve foto-Fenton benzeri oksidasyonunda en yüksek giderim, KOH aktivasyonu ile hazırlanan katalizörün kullanımında gözlenirken, katalitik ıslak hava oksidasyonunda ise en yüksek giderim ZnCl2 aktivasyonu ile hazırlanan katalizörün kullanımında elde edilmiştir. Katalizör seçimi deneylerinin ardından her bir ileri oksidasyon yönteminde en yüksek performansı gösteren katalizör varlığında optimum reaksiyon koşullarının belirlendiği parametrik çalışmalar yürütülmüştür. Optimum koşullar altında Fenton benzeri, foto-Fenton benzeri, ve katalitik ıslak hava oksidasyonunda sırasıyla %51.6, %50 ve %27.1 boya giderimi, %91.6, %88 ve %13.9 renk giderimi gözlenmiştir. En yüksek boya giderimi değerlerinin sağlandığı Fenton benzeri oksidasyonu için toksisite analizi ve kinetik çalışma yapılmıştır. Lepidium sativum tohumları ile gerçekleştirilen toksisite analizinde kök uzamasındaki inhibisyon %1.1 olarak hesaplanmıştır. Renk giderimi verilerinin 30-60℃ reaksiyon sıcaklığı aralığında yalancı birinci mertebe, 70℃'de ise yalancı ikinci mertebe reaksiyon kinetiğine uyduğu saptanmış, aktivasyon enerjisi 47.36 kJ/mol bulunmuştur. Ceviz kabuklarına Phanerochaete chrysosporium ve Trametes versicolor immobilize edilmesiyle gerçekleştirilen biyolojik oksidasyon kapsamında mikroorganizma seçimi deneylerinde Trametes versicolor ile daha yüksek boya giderimi sağlandığı belirlenmiştir. Optimum reaksiyon koşulları altında %52.7 renk giderimi ve %5.1 boya bozunumu elde edilmiştir. Biyolojik oksidasyon ve ileri oksidasyon yöntemleri karşılaştırıldığında Fenton benzeri ve foto-Fenton benzeri yöntemlerinin boya gideriminde biyolojik arıtıma göre çok daha etkin oldukları tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the removal of Procion Red MX-5B azo dye was investigated using several advanced oxidation methods in the presence of walnut shell based catalysts and comparatively biological oxidation in which the walnut shells were used as immobilizing agent for the microorganisms. The advanced oxidation methods comprising Fenton like oxidation, photocatalytic oxidation, photo-Fenton like oxidation and catalytic wet air oxidation (CWAO) were applied in the presence of iron on activated carbon catalysts (Fe/AC) containing 10% iron by weight. In addition to Fe/AC, Fe-TiO2 loaded on activated carbon catalysts (Fe-TiO2/AC) were used in photocatalytic oxidation. (Fe-TiO2)/Catalyst:1/10 by wt. and Fe/TiO2:1/100 by wt. in the photocatalyst. In the biological oxidation, due to the oxidizing enzymes they secreted, the white rot fungi Phanerochaete chrysosporium and Trametes versicolor were selected to remove Procion Red MX-5B. The activated carbon, which was used as catalyst support, were prepared using physical activation and three chemical activation methods, using HNO3, ZnCl2 and KOH agents. The catalysts were characterized by Scanning electron Microscopy, X-Ray Diffractometry and Brauner Emmett Teller analyses. The performances of the catalysts were compared in the catalyst screening experiments. The highest removal efficiencies in the Fenton like, photo-Fenton like processes were obtained in presence of KOH activated catalyst whereas ZnCl2 activated catalyst was the most efficient one in the CWAO. Parametric studies were carried to determine of the optimum conditions for each of the advanced oxidation method in the presence of the most suitable catalyst. Under the optimum reaction conditions, the degradation efficiencies are calculated as 51.6%, 50%, 27.1% and the decolorization efficiencies were evaluated as 91.6%, 88% and 13.9% in the Fenton like, photo-Fenton like, and CWAO processes, respectively. Toxicity tests and kinetic study were performed for Fenton like oxidation which was determined to be the most efficient one among the advanced oxidation methods tested in this study. The toxicity tests with Lepidium sativum showed that the growth inhibition was 1.1% after the treatment. It was found that the decolorization kinetics of Procion Red MX-5B followed pseudo-first order reaction kinetics in the temperature range of 30-60℃ and pseudo-second order reaction kinetics at 70℃. The activation energy was determined by 47.36 kJ/mol. In the biological oxidation Phanerochaete chrysosporium and Trametes versicolor were immobilized on walnut shells to treat solutions of Procion Red MX-5B. Trametes versicolor was determined to be more effective in decolorization in comparison with Phanerochaete chrysosporium and 52.7% decolorization and 5.1% degradation were observed under optimum reaction conditions in the presence of this fungus. When the efficiencies of the biological and advanced oxidation methods are compared Fenton like and photo-Fenton like oxidation methods were determined to be much more effective than the biological oxidation method.
Benzer Tezler
- 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
- Tekstil atıksularındaki boyar maddelerin fotokatalitik oksidasyon ile giderimi için zno bazlı katalizörlerin geliştirilmesi
Development of zno based catalysts for photocatalytic degradation of dyes in textile wastewater
BEYZA DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK TÜTER
PROF. DR. ŞEYMA AYDINOĞLU
- 2-(4-hidroksifenilazo)benzoik asit boyar maddesinin bozunma kinetiğinin ve renk gideriminin incelenmesi
Investigation of degradation kinetics and color removal of 2-(4-hydroxyphenylazo)benzoic acid dye
EMİNE BALTACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
KimyaSinop ÜniversitesiDisiplinlerarası Çevre Sağlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YELİZ KARAMAN
- Reuse of textile dyebaths by treatment with advanced oxidation
Tekstil boya kazanı atıksularının ileri oksidasyon yöntemi ile arıtılarak tekrar kullanımı
GÖKÇE TEZCANLI
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLSUN İNCE
- Tekstil boyar maddelerinin ileri oksidasyon yöntemleri (UV, UV/H2O2, UV/ozon,UV/H2H2-ozon) ile muamele edilmesi
Treatment of textile dyes by advanced oxidation processes (UV,UV/H2O2,UV/ozone,UV/H2O2-ozone)
SERPİL AKTÜRK ÇAKIR