İleri Oksidasyon Yöntemleriyle Boyar Madde İçeren Sulu Çözeltilerin Yeni Fotokatalitik Elektrotlar ile Arıtılabilirliğinin İncelenmesi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Çisil Gülümser

Danışman: Sevil Veli

Özet:

Bu çalışmada, üç tekil ileri oksidasyon prosesi ve bunların hibrit uygulaması ile reaktif azo ve direkt oksazin tekstil boyalarının sulu çözeltiden giderimi renk ve toplam organik karbon (TOK) üzerinden incelenmiştir. Yanıt Yüzey Yöntemi (YYY) ile deneysel tasarım uygulanarak, her bir proses için belirlenmiş bağımsız değişkenlerin giderim verimleri üzerindeki etkileri araştırılmış ve optimum şartlar belirlenmiştir. Elektrooksidasyon ve fotokatalitik oksidasyon için Merkezi Kompozit Tasarım (MKT) tercih edilirken, elektroFenton ve hibrit proses için Box-Behnken Tasarımı (BBT) uygun bulunmuştur. Fotokimyasal oksidasyonda kullanılacak ve paslanmaz çelik üzerine kaplanacak fotokatalizörün belirlenmesi için Bulanık Aksiyomatik Tasarım (BAT) metodu uygulanmış ve beş farklı metal oksit arasından bizmut tungstat (Bi2WO6) uygun malzeme olarak seçilmiştir. Basit termal metotla sentezlenen Bi2WO6’nın en yüksek zeta potansiyeli pH 9’da ölçülmüş ve bu pH’ta paslanmaz çelik yüzeyine elektroforetik biriktirme ile kaplanmıştır. Belirlenen parametre seviyelerinde, elektrooksidasyon, elektro-Fenton ve hibrit proseslerde her iki boya için renk giderim verimleri %90’nın üzerinde gerçekleşmiştir. Ayrıca TOK giderimleri görece kısa sürelerde bu prosesler için %50’ye ulaşmıştır. Fotokimyasal oksidasyonda, UVC ile yüksek pH’ta çalışılan deneyler hariç renk giderimi düşük olmuş, TOK giderimi ise gözlenmemiştir. Elde edilen en yüksek TOK giderimleri sırasıyla elektrooksidasyon için %50 (azo) ve %61 (oksazin), elektro-Fenton için %47,5 (azo) ve %47 (oksazin), hibrit proses içinse %49 (azo) ve %67 (oksazin) olmuştur. Her iki boya için elektrooksidasyonda en etkin parametrenin süre iken, elektro-Fenton ve hibrit proseste pH olduğu gözlenmiştir. Hibrit proseste her iki boya için kinetik çalışmalar yapılmış olup, sistemin sözde birinci dereceden reaksiyon kinetiğine uyduğu gözlenmiştir. Bununla birlikte, elektrooksidasyon ile boyaların parçalanma yan ürünleri GC/MS ile analiz edilmiştir. Buna göre, muhtemel yan ürünler ve her iki boya için parçalanma basamakları önerilmiştir. Özellikle oksazin boyanın kısa sürede giderimi için hibrit prosesin oldukça etkili bir alternatif olduğu, kaplanan paslanmaz çelik elektrot ile iyi verimler elde edildiği görülmüştür.