Fenton-modifiye fenton prosesi ile astrazon blue FGRL ve levafix yellow e-3RL boyar maddelerin giderimi
Removal of astrazon blue FGRL and levafix yellow E-3RL dyestuffs with fenton-modified fenton process
- Tez No: 930485
- Danışmanlar: PROF. MUSTAFA BÜNYAMİN KARAGÖZOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sivas Cumhuriyet Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Tekstil endüstrisi atıksuları, yüksek konsantrasyonlarda organik ve inorganik kimyasallar, çözünmüş ve farklı yapıya sahip boyar maddeler içermektedir, Özellikle çevrede ve canlılar üzerinde ciddi olumsuz etkiler yaratan bu boyar maddelerin giderimi, çevresel zararın en aza indirilmesi ve kirlilik kontrolünün sağlanması bakımından büyük önem taşımaktadır, Elyaf ve kumaş boyama ile terbiye işlemlerinde yüksek miktarda su tüketilmektedir ve bu da önemli ölçüde atıksu oluşumuna yol açmaktadır. Ayrıca, tekstil endüstrisine ait atıksular, içerdiği kimyasal maddeler ve özellikle boyarmaddeler nedeniyle arıtılması güç atıksular olarak öne çıkmaktadır. Boyalar görünür malzemelerdir ve endüstriyel atıkları oluşturan tehlikeli bileşenlerden biri olarak kabul edilirler. Doğal sulardaki boya bileşikleri, çok düşük konsantrasyonlarda bile olsa, çevre sorunlarına yol açacaktır. Moleküllerinde pozitif yük taşıyan katyonik boyar maddeler (bazik boyar maddeler) tekstil endüstrisinde özellikle akrilik elyafların boyanmasında kullanılmaktadır. Endüstriyel süreçlerde tüketilen toplam boyanın yaklaşık %10'u nihayetinde nehirlere deşarj edilmektedir. Atık sulardaki boyalar, plastik, tekstil, gıda işleme, kozmetik ve deri işleme gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılan sentetik boyalar ve doğal boyaları içerir. Boya atık suları, yüzey sularına deşarj edildiğinde insan sağlığı (örneğin toksisite, kanserojenlik , mutajenlik vb,) ve çevre kalitesi (örneğin estetik ve şeffaflık yönleri) üzerinde çeşitli zararlı etkileri söz konusudur. Toksisiteleri, biyolojik olarak parçalanmamaları ve kalıcılıkları nedeniyle su ortamına girdiklerinde ekosistem için tehdit oluştururlar. Bu nedenle, boyar maddeleri gidermek için daha ekonomik ve pratik teknolojiler geliştirmek gerekmektedir. Fenton (Fe2+ ve H2O2) ve modifiye edilmiş Fenton (Fe3+ ve H2O2), ileri oksidasyon proseslerinde (İOP) ve boya bileşikleri gibi kalıcı organik kirleticilerin (POP'ler) bozunmasında kullanılan iki popüler yöntemdir. Bu proseslerde, reaktöre katalizör olarak Fe2+ ve Fe3+ ve oksitleyici madde olarak H2O2 eklenir. Fenton bazlı prosesler, yaygın olarak kullanılan gelişmiş oksidasyon proseslerinden biri olduğundan ve dirençli bileşikleri oksitlemek için yaygın olarak bulunan toksik olmayan Fenton reaktiflerini (Fe2+ ve H2O2 ) kullandığından muazzam araştırma ilgi odağı haline gelmiştir. Fenton prosesinin yüksek bozunma veya oksitleme yeteneği, esas olarak hidrojen peroksit (H2O2) ile Fe2+ reaksiyonu yoluyla oldukça güçlü hidroksil radikallerinin ( •OH) üretilmesiyle sağlanır. Ayrıca, Fe2+ rejenerasyonu, Fe3+ ile H2O2 reaksiyonu ile daha yavaş bir oranda gerçekleşir. Dolayısıyla geleneksel Fenton prosesinde daha yüksek demir gereksinimine ihtiyaç vardır. Çözünebilir Fe2+ tuzları, nötr pH koşullarında Fe3+ oksihidroksitlerle birlikte çökelmeye uğrayabileceğinden ve oluşan hidroksi Fe3+ kompleksi indirgeme reaksiyonları için kolayca yeniden çözünmeyeceğinden, Fenton reaksiyonlarında Fe3+ kompleksinin çözünmesi için asidik pH koşulları esastır. Klasik Fenton prosesindeki düşük pH gereksinimlerinin başlıca dezavantajını aşmak için, Fe3+ / Fe2+ ile kompleksler oluşturabilen ve böylece nötr pH koşullarında reaktif oksijen türlerinin (ROT) üretimini artıran yüksek pH'larda Fenton reaksiyonunu etkinleştirmek için şelatlama ajanları sisteme dahil edilir. Şelat oluşturucu maddeler, birkaç koordinasyon bölgesine sahip maddelerdir ve metal iyonlarıyla bağlar oluşturabilirler. Fe(III)/Fe(II) ile kompleksler oluşturmak, onu çözünür tutmak ve böylece Fenton ıslahında H2O2'nin Fe(III)/Fe(II) ile reaksiyonuyla oksidatif türlerin üretimini artırmak için yüksek pH'ta kullanılabilirler. Bu tez çalışmasının amacı laboratuvar ölçeğinde Fenton ve şelatla modifiye edilmiş Fenton prosesi (MF) ile Astrazon Blue FGRL (AB) ve Levafix Yellow E-3RL (LYE3) sentetik tekstil bazik boyar maddelerinin şelatlayıcı ajanlarla giderimini değerlendirmektir. AB ve LYE3 gideriminde etilendiamintetraasetik asit (EDTA) ve Ethylenediamine-N,N'-disuccinic acid (EDDS) şelatlayıcı ajan olarak kullanılmıştır. Fenton prosesi (F) ile AB ve LYE3 boyaları için en yüksek giderim verimlerinin, pH= 3 ve sırasıyla 500 mg/L H₂O₂ ve 25 mg/L Fe²⁺ konsantrasyonlarında %62.4 ve %58.5 olarak elde edildiğini ortaya koymuştur. Şelatla modifiye edilmiş MF işleminde ise her iki boya için pH=7.0, 500 mg/L H₂O₂, 25 mg/L Fe²⁺ sabit konsantrasyon ve 5 mM EDTA dozajında en yüksek giderim oranları %74.4 ve %62.6 olarak elde edilmiştir. 500 mg/L H₂O₂, 25 mg/L Fe²⁺ sabit konsantrasyon ve 5 mM EDDS dozajında ise AB bazik boyası için en yüksek giderim oranı PH 7.0'de %90.6 olarak, aynı oranlarda LYE3 bazik boyası için en yüksek giderim oranı ise pH 5.0'de %64.3 olarak bulunmuştur. Bu giderim oranları şelatlayıcı ajanlarla modifiye edilmiş fenton proses etkinliğinin demir iyonları ve hidrojen peroksit derişimi ile ortam pH'ına büyük oranda bağlı olduğu sonucunu göstermiştir. Bununla birlikte, şelat yapısının ve katot kaynaklı indirgeyici türlerin, nötre yakın pH koşullarında kirletici giderim verimliliğini belirleyen başlıca faktörler olduğu anlaşılmaktadır. Bu çalışma sonucu Fenton ve modifiye Fenton proseslerinin, sulu çözeltilerden boyar maddelerin uzaklaştırılmasında çok etkili yöntemler olarak kullanılabilir olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Textile industry wastewater contains high concentrations of organic and inorganic chemicals, dissolved and differently structured dyes. The removal of these dyes, which have serious negative effects on the environment and living beings, is of great importance in terms of minimizing environmental damage and ensuring pollution control. High amounts of water are consumed in fiber and fabric dyeing and finishing processes, which leads to significant wastewater generation. In addition, textile industry wastewater stands out as difficult to treat due to the chemicals and especially dyes it contains. Dyes are visible materials and are considered to be one of the hazardous components of industrial waste. Dye compounds in natural waters, even at very low concentrations, will cause environmental problems. Cationic dyes (basic dyes) carrying a positive charge in their molecules are used in the textile industry, especially in the dyeing of acrylic fibers. Approximately 10% of the total dye consumed in industrial processes is eventually discharged into rivers. Dyes in wastewater include synthetic dyes and natural dyes widely used in industries such as plastics, textiles, food processing, cosmetics and leather processing. Dye wastewater has various harmful effects on human health (e,g, toxicity, carcinogenicity, mutagenicity, etc,) and environmental quality (e,g, aesthetics and transparency aspects) when discharged into surface waters. Due to their toxicity, non-biodegradability and persistence, they pose a threat to the ecosystem when they enter the aquatic environment. Therefore, it is necessary to develop more economical and practical technologies to remove dyes. Fenton (Fe2+ and H2O2) and modified Fenton (Fe3+ and H2O2) are two popular methods used in advanced oxidation processes (AOPs) and degradation of persistent organic pollutants (POPs) such as dye compounds. In these processes, Fe2+ and Fe3+ are added to the reactor as catalysts and H2O2 as oxidizing agent. Fenton-based processes have attracted tremendous research attention as they are one of the widely used AOPs and utilize widely available non-toxic Fenton reagents (Fe2+ and H2O2) to oxidize refractory compounds. The high decomposition or oxidation ability of the Fenton process is mainly provided by the production of very strong hydroxyl radicals (•OH) through the reaction of Fe2+ with hydrogen peroxide (H2O2). In addition, Fe2+ regeneration occurs at a slower rate through the reaction of Fe3+ with H2O2. Therefore, higher iron requirements are needed in the conventional Fenton process. Acidic pH conditions are essential for the dissolution of the Fe3+ complex in Fenton reactions, as soluble Fe2+ salts can co-precipitate with Fe3+ oxyhydroxides under neutral pH conditions and the resulting hydroxy Fe3+ complex will not readily redissolve for reduction reactions. To overcome the major disadvantage of the low pH requirements in the classical Fenton process, chelating agents are introduced to activate the Fenton reaction at high pHs, which can form complexes with Fe3+/Fe2+ and thus increase the production of reactive oxygen species (ROS) under neutral pH conditions. Chelating agents are substances with several coordination sites and can form bonds with metal ions. They can be used at high pHs to form complexes with Fe(III)/Fe(II), keeping it soluble and thus increasing the production of oxidative species by the reaction of H2O2 with Fe(III)/Fe(II) in Fenton reforming. The aim of this thesis study is to evaluate the removal of Astrazon Blue FGRL (AB) and Levafix Yellow E-3RL (LYE3) synthetic textile basic dyes with Fenton and chelate modified Fenton process (MF) at laboratory scale with chelating agents. Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and Ethylenediamine-N,N'-disuccinic acid (EDDS) were used as chelating agents in AB and LYE3 removal. It was revealed that the highest removal efficiencies for AB and LYE3 dyes with Fenton process (F) were obtained as 62.4% and 58.5% at pH= 3 and 500 mg/L H₂O₂ and 25 mg/L Fe²⁺ concentrations, respectively. In the chelate modified MF process, the highest removal rates were obtained as 74.4% and 62.,6% for both dyes at pH=7.0, 500 mg/L H₂O₂, 25 mg/L Fe²⁺ fixed concentration and 5 mM EDTA dosage. At 500 mg/L H₂O₂, 25 mg/L Fe²⁺ fixed concentration and 5 mM EDDS dosage, the highest removal rate for AB basic dye was found as 90.6% at pH 7.0, and the highest removal rate for LYE3 basic dye at the same rates was found as 64.3% at pH 5.0. It was concluded that the removal rates of the Fenton process modified with chelating agents are highly dependent on the concentration of iron ions and hydrogen peroxide and the pH of the medium. However, it is understood that the chelate structure and the cathode-derived reducing species are the main factors determining the pollutant removal efficiency at near-neutral pH conditions. The results of this study show that the Fenton and modified Fenton processes can be used as very effective methods for the removal of dyes from aqueous solutions.
Benzer Tezler
- Sentetik tekstil atıksularında boyar maddelerin fenton prosesi ile arıtımı
Color removal from synthetic textile wastewaters by using fenton process
MUHAMMED KAMİL ÖDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Çevre MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CELALETTİN ÖZDEMİR
- Zeytinyağı atıksularının Fenton prosesi ile arıtılması
Treatment of olive oil wastewater using Fenton process
HAYRÜNNİSA TEZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Çevre MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CELALETTİN ÖZDEMİR
- Bazı klorofenol bileşiklerinin modifiye fenton prosesi ile arıtımı
Treatment of some chlorophenolic compounds with modified fenton process
ÖZGE ÜRKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
KimyaÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇETİN KANTAR
- Nano boyuttaki demir (II-III) oksit katalizörlüğünde atık aktif çamurun dezentegrasyonu
Disintegration of waste activated sludge in nano size iron (II-III) oxide catalysis
DAMLA URAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Çevre MühendisliğiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN ŞAHİNKAYA
- Ardışık modifiye pirit-fenton ve biyolojik arıtım sistemleri ile klorlu fenol bileşiklerinin arıtımı
Sequential treatment of chlorophenolic compounds with modified pyrite-fenton and biological methods
İREMSU KAPLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Çevre MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLGÜN AYMAN ÖZ