Development of a new heterogeneous catalyst for the use in fenton-like process toward the removal of pesticides from water
Sulardan pestisit uzaklaştırılmasına yönelik fenton benzeri proseste kullanılmak üzere yeni bir heterojen katalizör geliştirilmesi
- Tez No: 762873
- Danışmanlar: prof. Dr. FİLİZ BENGÜ DİLEK, Assoc. prof. Dr. BAHAR İPEK TORUN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 223
Özet
Doğal zeolit mineral şabazitten (CHA) Fenton benzeri oksidasyon prosesinde kullanılmak üzere yeni bir heterojen katalizör geliştirmek temel amacıyla malathion (MLT) ve karbendazim (CBD) pestisitlerinin sudan uzaklaştırılması çalışılmıştır. Doğal CHA'nın fizikokimyasal özelliklerini iyileştirmek için NH4+-değişimi, buhar önişlemi (deluminasyon) ve asit/alkali önişlemi (desilikasyon) uygulanmıştır. Her bir ön-işlem sonrasında, CHA numuneleri, XRD, N2 adsorpsiyonu, UV-Vis, SEM-EDX, ICP ve NMR teknikleri ile karakterize edilerek yapısal iyileşmesi izlenmiştir. Buhar işlemi desilikasyona göre daha iyi sonuç vermis ve 675 oC ve 20 kPa uygulandığında CHA'nın mezogözenek hacmi 0.036 'den 0.070 cm3/g değerine çıkmıştır. Mezo gözenek hacmindeki bu artış, Fe-değişim uygulaması sonunda, Fe3+ konsantrasyonunun 0.24'ten 0.60 mmol Fe3+/g CHA'ya yükselmesini sağlamıştır. Pestisit oksidasyonu için ön işleme tabi tutulmuş ve Fe-değiştirilmiş CHA (Fe-CHA) kullanılmış ve H2O2, pH, katalizör dozu ve pestisit konsantrasyonunun etkisi Box-Behnken Tasarımı kullanılarak araştırılmıştır. Sonuçlar, Fenton benzeri oksidasyonun klasik Fenton'a kıyasla daha yüksek ve daha geniş bir pH aralığında (pH 3-7) çalışabileceğini ortaya koymutur. H2O2, Fe-CHA ve pH parametreleri sırasıyla 150 mg/L, 750 mg/L ve 5 olarak ayarlandığında en yüksek MLT ve CBD giderim verimleri sırasıyla %81 ve %88 olarak elde edilmiştir. Ek olarak, Fe-CHA'nın performansı, ticari olarak temin edilebilen sentetik zeolitler, Fe-USY ve Fe-ZSM-5, ile karşılaştırılmıştır. Pestisit giderme mekanizmasını anlamak için oksidasyon ve adsorpsiyon kinetik çalışmaları yapılmıştır. Yeniden kullanılabilirlik çalışması, Fe-CHA'nın rejenerasyondan sonra birkaç kez (en az beş kez) kullanılabileceğini ve çamur üretiminin klasik Fenton'dan 25-40 kez daha düşük olduğunu göstermiştir. Su matrisinin MLT ve CBD giderimi üzerindeki etkisi de araştırılmıştır. Her iki pestisit için metabolit tanımlanmasına yönelik yan-ürün analizi yapılmıştır. Her ne kadar CBD için yan-ürün tespiti yapılamamışsa da, MLT degradasyon yan-ürünleri malaoxon, desmethyl malaoxon and diethyl malate olarak tespit edilmiştir. Buna göre, MLT için olası bir degradasyon rotası önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
With the primary aim of developing a new heterogeneous catalyst from natural zeolite chabazite (CHA) for use in Fenton-like process, the removal of malathion (MLT) and carbendazim (CBD) pesticides from water were investigated. To improve the physicochemical properties of natural CHA, different pretreatment techniques, namely, NH4+-exchange, steam treatment (dealumination), and acid/alkali treatment (desilication), were applied. CHA samples were characterized by XRD, N2 adsorption, UV-Vis, SEM-EDX, ICP, and NMR to monitor the improvement after each pretreatment step. The steam treatment was superior to the desilication, improving the mesopore volume from 0.036 to 0.070 cm3/g when operated at 675 oC and 20 kPa. This increase in mesopore volume enabled Fe3+ to increase from 0.24 to 0.60 mmol Fe3+/g CHA following the Fe-exchange. The pretreated and Fe-exchanged CHA (Fe-CHA) was used for pesticide oxidation, and the effect of H2O2, pH, catalyst dose, and pesticide concentration were investigated using Box-Behnken Design. Results revealed that Fenton-like oxidation could work at a higher and wider pH range (pH 3-7) compared to classical Fenton. The highest MLT and CBD removal efficiencies were attained as 81 and 88%, respectively, when H2O2, Fe-CHA, and pH parameters were set as 150 mg/L, 750 mg/L, and 5, respectively. Additionally, the performance of Fe-CHA was compared with commercially available synthetic zeolites Fe-USY and Fe-ZSM-5. To understand the pesticide removal mechanism, oxidation and adsorption kinetic studies were carried out. The reusability study showed that Fe-CHA could be used several times (at least 5 times) after regeneration, and sludge production was 25-40 times lower than classical Fenton. Effect of water matrix on MLT and CBD removal was also sought. Moreover, by-product analyses for both pesticides were performed. Though by-products of CBD could not be determined, malaoxon, desmethyl malaoxon, and diethyl malate were identified as by-products of MLT degradation. Accordingly, a possible oxidation pathway for MLT was proposed.
Benzer Tezler
- Atıkların yüksek sıcaklıkta sürekli pirolizi için yarı-pilot ölçek yeni bir vidalı reaktör geliştirilmesi
Development of a new semi-pilot scale screw reactor for continuous pyrolysis of wastes at high temperature
ANIL ÜNSAÇ
Doktora
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Synthesis and characterization of hydrogenphosphate-stabilized nickel(0) nanoclusters as catalyst for the hydrolysis of sodium borohydride
Sodyum borhidrürün hidrolizini katalizleyen hidrojenfosfat ile kararlı hale getirilmiş nikel(0) nanokümelerinin sentezlenmesi ve tanımlanması
ÖNDER METİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİM ÖZKAR
- Organik kirleticilerin giderimi için Fe/HNT ve Fe/HNT-Al2O3 kompozit katalizörlerin geliştirilmesi ve ardışık/entegre arıtım sistemlerinde kullanımı
Development of Fe/HNT and Fe/HNT-Al2O3 composite catalysts for the removal of organic pollutants and their use in equential/integrated treatment systems
GİZEM BAŞARAN DİNDAŞ
Doktora
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN CENGİZ YATMAZ
- New-generation metallocene catalysts for olefin polymerization
Olefin polimerizasyonu için yeni nesil metalosen katalizörler
SİBEL KILIÇ
Doktora
İngilizce
2013
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Bölümü
PROF. DR. OZAN SANLI ŞENTÜRK
PROF. DR. ÜMİT TUNCA
- Suda çözünür yeni makrohalkalı bileşiklerin sentezi ve biyolojik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of water-soluble new macrocyclic compounds and investigation of their biological properties
AYNUR KÜBRA MUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEHİCE ŞEBNEM SESALAN