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: Belirtilmemiş.
- 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: 84
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. ANAHTAR KELİMELER: Metil turuncu, Damlama yataklı reaktör, Atık su arıtımı, Kinetik, Termodinamik.
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. KEYWORDS: Methyl orange, Trickle bed reactor, Wastewater treatment, Kinetic, Thermodynamic.
Benzer Tezler
- Design and implementation of a new blockchain algorithm to increase reliability, security and integrity
Yeni bir güvenilir, güvenli ve sağlam blok zincir algoritmasının tasarım ve uygulaması
A F M SUAIB AKHTER
Doktora
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiBilgisayar ve Bilişim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ZENGİN
- 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
- Solar sistemlerde kullanılan empedans kaynaklı inverterler için kaçak akımı azaltan ve dinamik performansı artıran yeni bir modülasyon yönteminin geliştirilmesi
A novel modulation method which decreases leakage current and increases dynamic performance of z source inverters used in solar systems
VOLKAN ERGİNER
Doktora
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA HADİ SARUL
- Deterministic and stochastic mixed-integer nonlinear programming for optimal design and operation of renewable-energy based microgrids to meet electricity, heat, and gas demands
Elektrik, ısı ve gaz ihtiyaçlarını karşılayacak yenilenebilir enerji esaslı mikro şebekelerin optimum tasarımı ve işletimi için deterministik ve stokastik karma tamsayılı doğrusal olmayan programlama
HANDAN AKÜLKER
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ALAKENT
YRD. DOÇ. DR. ERDAL AYDIN
- Agent based simulation modeling for design of a smart SBS/RS
Ajan tabanlı simülasyon ile akıllı bir otomatik araçlı depo tasarımı
MELİS KÜÇÜKYAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiYaşar ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BANU YETKİN EKREN