Malathionun Atık Katalitik Konvertör Katalizörlüğünde Islak Hava Oksidasyonu Prosesi ile Arıtımı; Kinetik ve Termodinamik Parametrelerin İncelenmesi ve Yüzey Yanıt Sistemi ile Optimizasyonu


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2016

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Melike İşgören

Danışman: Sevil Veli

Özet:

Bu tezde organofosforlu pestisit (OP), türevi olan malathionun katalizörsüz (non-katalitik) ve katalizörlü (katalitik) Islak Hava Oksidasyon (IHO) yöntemleri ile arıtımı çalışılmıştır. Katalizör olarak piyasadan sağlanan atık katalitik konvertör (YKT) toz hale getirilerek kullanılmıştır. Karakterizasyon çalışması, katalizörün indiallit (Mg2Al4Si5O18) isimli, magnezyum, alüminyum, silisyum içeren kompozit yanında ağırlıkça %7,12 Ce, %1,07 Pd'a sahip olduğunu göstermiştir. Her iki sistemde, arıtma prosesinin değişkenleri ile giderim verimi arasındaki ilişkiyi temsil eden matematiksel model elde etmek için yüzey yanıt sistemlerinden (YYM) Box-Behnken Tasarımı (BBD) kullanılmıştır.Modeller istatistiksel olarak değerlendirildiğinde yüksek regresyon değerine sahip oldukları görülmüştür. Model oluşturulması için non-katalitik reaksiyonun bağımsız değişkenleri; basınç, sıcaklık, süre ve pH, katalitik yöntem için; basınç, sıcaklık, süre ve katalizör miktarı olarak seçilmiştir. Optimizasyon sonucunda giderim verimi non-katalitik IHO için %98,7 ve katalitik için %88 olarak bulunmuştur.Katalitik prosesin optimizasyonunda giderim hedefi, katalizör miktarı kaynak koruması amacıyla minimize edilerek uygulanmıştır. Her iki yöntemde de toksisite analizi sonucunda, saf numunede %35,40 olarak ölçülen EC20değeriarıtım sonrasında belirgin düşüş göstermiştir. Yan ürün analizleriGC-MS'te yapılmış ve malathion-o-anolog, 2-methoxykarbonil-1-methilvinil dimethil fosfat (C7H13O6P) ve dimethipin (C6O4H10S2) bileşenleri saptanmıştır. Arıtılmış numunelerde toksisitenin düşmesi bu maddelerin reaksiyon sırasında çok düşük oranda oluştuğunu göstermiştir.Kinetik çalışması ile her iki prosesin1. dereceden reaksiyon kinetiğine uygun olduğusaptanmıştır.Aktivasyon enerjisi değerinin non-katalitik proses için 57,38 Kj/mol iken katalitik proseste 42,3 Kj/mol'e düşmesi, katalizörün aktivasyon enerjisini düşürmek konusunda başarılı olduğunun ispatıdır. Termodinamik hesaplamalar, sistemin endotermik olduğunu ve Gibbs Serbest Enerji değerinin daima pozitif değer alarak sistemin ürünler yönünde istemsiz olduğunu ifade etmiştir.