SULU ÇÖZELTİLERDEN FENOL VE METİLEN MAVİSİNİN GİDERİMİNİN FOTOKATALİTİK DEGRADASYON YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ

Abstract

Dünyada ve ülkemizde endüstriyel faaliyetler önemli bir yer tutmaktadır. Endüstriyel faaliyetler; şehirleşme, teknolojide meydana gelen ilerlemeler ve artan nüfus gibi birçok etmen nedeniyle gün geçtikçe artmakta ve doğal kaynaklar ise tükenmektedir. Bunun yanında endüstriyel prosesler sonucu oluşan atık sular içeriklerinde bulunan çeşitli kimyasallar, ağır metaller gibi maddeler ile çevre kirliliği oluşturarak insanların sağlığını ve doğadaki diğer canlıların hayatını tehdit etmektedir. Endüstriyel atık sularda bulunan en önemli kirleticiler arasında aromatik bileşikler sınıfına dahil olan fenol ve boyar maddeler yer almaktadır. Endüstriyel kaynaklı aromatik bileşik içeren atık suların arıtımı zordur ve ileri arıtma tekniği gerektirir. Etkin bir atık su arıtımı için son yıllarda alternatif bir metod olarak ileri oksidasyon prosesleri geliştirilmektedir. Fotokatalitik oksidasyon, organik kirleticileri CO2 ve H2O gibi son ürünlere parçalayan ileri oksidasyon proseslerinden bir tanesidir. Bu çalışmada, endüstriyel atık sularda yüksek oranda bulunabilen fenol ve metilen mavisinin ZnO fotokatalizörü kullanılarak kesikli sistemde giderimi için tasarımı ve imalatı gerçekleştirilecek olan fotokatalitik reaktörde degradasyonu incelenmiştir. Bu kapsamda fotokatalitik degredasyon verimi üzerine, fotokatalizör yükü, başlangıç fenol konsantrasyonu, hava giriş hızı, başlangıç çözelti pH'ı, fotokatalitik reaktör işletim sıcaklığı gibi parametrelerin etkileri incelenerek fenol ve metilen mavisi giderimi ile birlikte toplam organik karbon (TOC) giderim düzeyleri de zamana bağlı olarak araştırılmıştır. Önemli ileri oksidasyon parametreleri olan pH, sıcaklık, başlangıç boyar madde derişimi ve ZnO derişiminin % renk ve TOC giderim etkilerini incelemek üzere Yanıt Yüzey Yöntemi (YYY) kullanılmıştır. Yanıtlar ve proses değişkenleri arasındaki etkileşimi elde etmek ve verileri incelemek üzere ANOVA analizi kullanılmıştır. Giderim yüzdelerinin tahmin edilmesi için ikinci dereceden regresyon modelleri, Design Expert 10 yazılım programı kullanılarak geliştirilmiştir. Klasik yöntemle elde edilen optimum ileri oksidasyon parametreleri YYY ile bulunan optimum parametreler ile karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Metilen mavisi, fenol, boyar madde, fotokatalitik degradasyon, TOC, yanıt yüzey yöntemi.Industrial activities have an important place in the world and in our country. Industrial activities are increasing due to many factors such as urbanization, developments in technology and growing population day by day and natural resources are running out. Besides that, wastewater from industrial processes occurs environmental pollution with various chemicals, heavy metals, etc. in their contents and it threatens the health of people and the lives of other living things in nature. Phenol and dyestuffs, which are included in the aromatic compounds class, are among the most important pollutants found in industrial wastewater. Treatment of wastewater containing aromatic compounds of industrial origin is difficult and requires advanced purification techniques. In recent years, advanced oxidation processes have been developed as an alternative method for effective waste water treatment. Photocatalytic oxidation is one of the advanced oxidation processes that break down organic pollutants into end products such as CO2 and H2O. In this study, photocatalytic reactor to be designed and manufactured for the removal of phenol and methylene blue, which can be highly found in industrial wastewater, in batch system using ZnO photocatalyts is investigated In this context, the effects of parameters such as photocatalyst amount, initial phenol concentration, air inlet velocity, initial solution pH, photocatalytic reactor operating temperature on photocatalytic degradation efficiency were investigated and time depending phenol and methylene blue removal as well as total organic carbon (TOC) removal levels have been investigated. Response Surface Method (RSM) was used to examine the effects of important advanced oxidation parameters such as pH, temperature, initial dyestuff concentration and ZnO concentration on decolorization. ANOVA analysis was used to obtain the interaction between responses and process variables and to examine the data. Second order regression models for estimation of removal percentages were developed using the Design Expert10 software program. Optimum advanced oxidation parameters obtained by classical method were compared with optimum parameters found by RSM. Keywords: Methylene blue, phenol, dyestuff, photocatalytic degradation, TOC, response surface method.