HETEROJENLİ FENTON PROSESTE FE/Nİ BİMETALİNDE NİKEL YÜKLEME ORANININ YERİNDE H2O2 ÜRETİMİNE VE METRONİDAZOL GİDERİMİNE OLAN ETKİSİ

Abstract

Homojen Fenton prosesinde karşılaşılan demir iyonlarının ve çamurun ileri arıtım gereksinimleri, oldukça yüksek miktarda demir içeren çamur oluşumu ve katalizörün yeniden kullanılabilirliğinin olmaması heterojen Fenton prosesini cazip hale getirmektedir. Bu tez çalışmasında nano boyutlu sıfır değerlikli demir bazlı bimetalin heterojen Fenton prosesinde kullanım potansiyelini araştırmak amacıyla nano Fe/Ni bimetal sentezi %1, %3,5 ve %10 olan üç farklı nikel yükleme oranlarında gerçekleştirilmiştir. Bimetalde farklı Ni yükleme oranlarının Fenton prosesinde yerinde hidrojen peroksit ve radikal oluşumuna ve Metronidazol antibiyotik giderimine olan etkisi araştırılmıştır. Sentezlenen bimetal partiküllerinin yüzey karakterizasyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Heterojen Fenton prosesinde ise Fe(II), Fe(III), toplam Fe, H2O2, çözünmüş oksijen, Metronidazol, toplam organik karbon ve metronidazolün parçalanma ürünleri analiz edilmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, Ni yükleme oranının arttırılması yerinde oluşan H2O2 miktarının artmasına ve yüksek Metronidazol giderim verimlerinin sağlanmasına neden olsa da daha düşük toplam organik karbon giderim verimine ve daha az Metronidazol ara ürünlerinin oluşumuna neden olmuştur. 120 dakikalık reaksiyon sonunda pH:3 şartlarında 0,5 g/L % 1 Ni yüklemeli bimetal ile en yüksek Metronidazol ve TOK giderimi sırasıyla % 99 ve % 45 olarak belirlenmiştir. Üç farklı nikel yüklemesinde gerçekleştirilen deneysel serilerde gözlenen düşük demir çözünürlüğünden dolayı katalizör kaybının çok fazla olmadığı ve böylece nFe/Ni bimetalinin heterojen Fenton prosesinde kullanılmasının uygun olduğu sonucuna varılmıştır.The advanced treatment requirements of iron ions and sludge encountered in the homogeneous Fenton process, the formation of sludge containing very high amounts of iron, and the lack of reusability of the catalyst make the heterogeneous Fenton process attractive. In this thesis, nano Fe/Ni bimetallic synthesis was carried out at three different nickel loading rates, 1%, 3.5% and 10%, in order to investigate the potential of using nano-sized zero-valent iron-based bimetallic in the heterogeneous Fenton process. The effects of different Ni loading rates within bimetallic on hydrogen peroxide and radical formation and Metronidazole antibiotic removal in the Fenton process were investigated. Surface characterization analysis of the synthesized bimetallic particles were carried out. In the heterogeneous Fenton process, Fe(II), Fe(III), total Fe, H2O2, dissolved oxygen, metronidazole, total organic carbon and the degradation products of metronidazole were analyzed. According to the results obtained from the study, although increasing the Ni loading ratio caused an increase in the amount of H2O2 formed in situ and high Metronidazole removal efficiencies, it resulted in lower total organic carbon removal efficiency and the formation of less Metronidazole intermediates. At the end of the 120-minute reaction, the highest Metronidazole and TOC removal were determined as 99% and 45%, respectively, with 0.5 g/L 1% Ni loaded bimetallic at pH:3 conditions. It was concluded that the loss of catalyst was not much due to the low iron solubility from the experimental series performed at three different nickel loadings, and thus it was appropriate to use the nFe/Ni bimetallic in the heterogeneous Fenton process.