Design and utilization of a novel trickle-bed electrochemical reactor for advanced treatment of synthetic wastewater
Sentetik atık suların ileri arıtımı için yeni bir damlama yataklı elektrokimyasal reaktörün tasarımı ve kullanımı
- Tez No: 905987
- Danışmanlar: ASSISTANT PROFESSOR DR. MUSA BÜYÜKADA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Metil turuncu, Damlama yataklı reaktör, Atık su arıtımı, Kinetik, Termodinamik, Methyl orange, Trickle bed reactor, Wastewater treatment, Kinetic, Thermodynamic
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mevcut tez çalışmasında, sentetik atıksuların ileri arıtımı için yenilikçi ve sıra dışı bir damlama yataklı elektrokimyasal reaktörün tasarımı ve kullanımı hedeflenmiştir. Bu reaktörde, önce karbon ve politetrafloroetilenden (C-PTFE) oluşan bir katodun yüzeyinde çözünmüş oksijenin indirgenmesi, sonrasında ise elektrokimyasal olarak hidrojen peroksit (H2O2) üretimi gerçekleştirilmiştir. Devamında, katalitik ayrışma-temelli hidroksil radikallerinin üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu hidroksil radikalleri metil turuncu organik kirleticisini oksitlemek için kullanılmıştır. TBER'deki katot tasarımı, paslanmaz çelik bir ağa sıkı bir şekilde tutturulmuş C-PTFE karışımından oluşan çift katmanlı bir yataktan elde edilmiştir. Böylelikle hem etkinliği yüksek bir elektrot elde etme hem de sürekli çalışan bir arıtma süreci hedeflenmiştir. Giderim verimini artırmak için voltaj, başlangıç MO konsantrasyonu, oksijen akış hızı, elektrolit akış hızı, KOH derişimi ve sıcaklık gibi farklı işletme parametrelerinin etkinlikleri incelenmiştir. Optimum çalışma koşulları 1 V, 20 ppm, 7 L/dk oksijen akış hızı, 200 mL/dk elektrolit akış hızı, 0.2 M KOH derişimi ve 30 oC olarak belirlenmiştir. Bu şartlarda maksimum MO giderimi olan %98 sonucuna ulaşılmıştır. Kinetik çalışmalar, MO bozunma sürecinin sözde birinci derece kinetiğe uydun olduğunu göstermiştir. Reaksiyon hız sabiti 30°C'de 0,0179 1/dk, 5°C'de ise 0,0111 1/dk olarak hesaplanmıştır. Bu hesaplamalara istinaden TBER-temelli MO giderim sürecinin aktivasyon enerjisi 14,062 kJ/mol olarak elde edilmiştir. Termodinamik çalışmalar TBER'in endotermik ve kendiliğinden olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, elde edilen deneysel bulguların ilgili literatür ile büyük bir uyum içerisinde olduğu görülmüş ve TBER'in gelecek vaad eden bir süreç olduğu değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In the present thesis, the design and utilization of an innovative and novel trickle bed electrochemical reactor for the advanced treatment of synthetic wastewater was aimed. In this reactor, firstly, the reduction of dissolved oxygen on the surface of a cathode composed of carbon and polytetrafluoroethylene (CPTFE) was carried out, followed by electrochemical production of hydrogen peroxide (H2O2). Subsequently, catalytic decomposition-based generation of hydroxyl radicals was carried out. These hydroxyl radicals were used to oxidize the methyl orange (MO) as an organic pollutant. The cathode design in the TBER was obtained from a double-layer bed consisting of a C-PTFE mixture tightly attached to a stainless-steel mesh. Thus, both a highly efficient electrode and a continuously operating treatment process were aimed. The effectiveness of different operating parameters such as voltage, initial MO concentration, oxygen flow rate, electrolyte flow rate, KOH concentration and temperature were investigated to increase the removal efficiency. The optimum operating conditions were determined as 1 V, 20 ppm, 7 L/min oxygen flow rate, 200 mL/min electrolyte flow rate, 0.2 M KOH concentration and 30 oC. Maximum MO removal of 98% was achieved under these conditions. Kinetic studies showed that the MO degradation process fitted well with pseudo-first order kinetics. The reaction rate constant was calculated as 0.0179 1/min at 30°C and 0.0111 1/min at 5°C. Based on these calculations, the activation energy of the TBER-based MO removal process was obtained as 14.062 kJ/mol. Thermodynamic studies showed that the TBER was endothermic and spontaneously. As a result, the experimental findings were found to be in great accordance with the related literature and TBER was considered to be a promising process.
Benzer Tezler
- A conceptual evaluation of frequency diverse arrays and novel utilization of LFMCW
Ayrık frekanslı dizilerin kavramsal değerlendirmesi ve LFMCW yönteminin özgün kullanımı
TAYLAN EKER
Doktora
İngilizce
2011
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. ŞİMŞEK DEMİR
PROF. DR. ALTUNKAN HIZAL
- A novel scenario-based robust solution approach to the problem of scheduling and routing of automated guided vehicles (AGVs) in a production environment
Üretim ortamındaki otomatik yönlendirilmeli araçların (AGVs) çizelgeleme ve rotalama problemi için yeni bir senaryo temelli gürbüz çözüm yöntemi
SELEN BURÇAK AKKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiYaşar ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT ALİ GÖKÇE
- Aktif dağıtım şebekelerini asimetrik arızalara karşı korumak için yeni bir tümleşik koruma sistemi tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of a novel integrated protection system to protect active distribution networks against asymmetrical faults
FATİH ÖZVEREN
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA
- Küçük modüler nükleer reaktörün 3-boyutlu tasarımı ve toryum kullanımı ile analizi
3D design and analysis of a small modular nuclear reactor with thorium utilization
OSMAN ŞAHİN ÇELİKTEN
Doktora
Türkçe
2017
Nükleer MühendislikHacettepe ÜniversitesiNükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞULE ERGÜN
- A novel framework to evaluate the performance of responsive kinetic shading devices in the early design stages
Tepkisel kinetik gölgeleme araçlarının erken tasarım aşamalarında performans değerlendirmesi için özgün bir yaklaşım
MUSTAFA TEKSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYaşar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İKBAL SEVİL SARIYILDIZ
YRD. DOÇ. DR. ONUR DURSUN