Şeker endüstrisi atık sularının grafen/grafitik karbon nitrür destekli hetero-birleşik katalizörler varlığında ileri oksidasyon prosesleri ile arıtımı
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2021
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu çalışmada, şeker endüstrisi atık sularının foto-Fenton-benzeri oksidasyon (PFO) ve katalitik ıslak hava oksidasyonu (CWAO) yöntemleri ile hetero-birleşik katalizörler varlığında arıtımı araştırılmıştır. Arıtım performansı şeker, toplam organik karbon (TOK) ve kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderimi açısından değerlendirilmiştir. Öncelikle katalizör seçimliliği deneyleri her iki proses için yapılmış ve PFO yöntemi için bakır destekli bizmut oksihalojenürler (Cu-BiOX), CWAO yöntemi için ise lantan içeren perovskit katalizörer (LaBO3) en umut vaat eden katalizörler olarak belirlenmiştir. Şeker ve TOK giderimleri; PFO yönteminde seçilen Cu-BiOI katalizör varlığında ilgili yöntemin optimum koşulunda sırasıyla %56 ve %30'a, CWAO yönteminde LaCoO3 katalizör varlığında ilgili yöntemin optimum koşulunda ise sırasıyla %100 ve %55'e ulaşmıştır. PFO yöntemi için test edilen BiOI/g-C3N4 heterobirleşik katalizörler, sentez yönteminin katalitik aktivitye olan etkisi açısından değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme sonucunda yüksek pH değerinde in-situ büyüme temeline dayanan yöntemin, istenen hetero-birleşik arayüzeyin oluşumuna katkıda bulunduğu tespit edilmiş ve bu yöntemle sentezlenen katalizör için optimum nominal kütlece yüzde 75:25 olarak belirlenmiştir. Söz konusu 75BI-25CN katalizör ile optimum koşullarda elde edilen şeker ve TOK giderimleri, Cu-BiOI katalizör ile elde edilen değerlere yakın çıkmıştır. Benzer şekilde CWAO yöntemi için test edilen hibrit katalizörler için biyokütle temelli malzemelerin katalizör desteği veya yardımcı katalizör olarak rolü incelenmiştir. Biyoçar destekli LaCoO3 katalizör (LC/BC), söz konusu yöntem için katalitik aktivitesi en yüksek katalizör olarak belirlenmiş, TOK ve KOİ giderimleri %100 teorik hava varlığında %90'a çıkmıştır. Reaksiyon sonrası ürün dağılımı üzerine yapılan çalışmada ise, gaz ve sıvı ürün dağılımlarının giderim performansları ile uyumlu olduğu belirlenmiştir. Gaz ürünler arasında havadan gelen inert azot gazının yanı sıra oksidasyon son ürünleri CO ve CO2 ile değerli bir yan ürün olan H2 gazının da bulunduğu tespit edilmiştir. Tam mineralizasyon ile birlikte elde edilen umut verici miktarda hidrojen gazı üretimi ile çalışmanın ikincil amacına ulaşılmıştır. Sıvı ürün dağılımı ise formik asit, asetik asit ve levulinik asit gibi organik asitlerin yer aldığı bir takım asidik reaksiyon ara ürünlerinden oluşmaktadır. PFO ve CWAO yöntemleri için gerçekleştirilen kinetik çalışmalarda, hem yalancı homojen hem heterojen hız modellerinin elde edilen reaksiyon hızlarına uyduğu, reaksiyon mertebesinin ise sükroz veya TOK konsantrasyonu cinsinden ikinci mertbe olduğu belirlenmiştir. Heterojen modeller için ise, PFO yönteminde iki farklı katalitik alanın yer aldığı çift alanlı Langmuir-Hinshelwood modeli öne çıkmış ve kütle transferi kısıtlamalarının tüm reaktantlar için ihmal edilebilir olduğu görülmüştür. CWAO yöntemi için ise yalnızca bir katalitik alanın rol oynadığı tek alanlı Langmuir-Hinshelwood modeli uygun bulunmuştur. Test edilen diğer bir hız modeli olan Eley-Rideal modeli için ise, gaz reaktant olan oksijen için kütle aktarım kısıtlamalarının ihmal edilemez düzeyde olması nedeniyle yalnızca kirleticinin adsorplandığı (Adsorplanan A olarak geçen) modelin daha iyi uyduğu sonucuna varılmıştır. Gerçekleştirilen katalizör karakterizasyonu çalışmaları kapsamında yapılan SEM-EDX, XRD, XPS, BET ve TGA analizleri ise katalizörlerin morfolojik ve fiziko-kimyasal özelliklerinin katalitik aktiviteleri ile doğrudan ilişkili olduğunu; parametrik çalışmada kullanılan seçilmiş katalizörler ile heterobirleşik/hibrit katalizörlerin sahip oldukları özel yapıları nedeniyle performanslarının yüksek olduğu belirlenmiştir.;Biyokütle temelli malzemeler, Foto-Fenton benzeri oksidasyon, Hetero-birleşik katalizörler, İleri oksidasyon, Karbon nitrür, Katalitik ıslak hava oksidasyonu, Sükroz, Şeker endüstrisi atık suyu.;Advanced oxidation, Biomass-based materials, Catalytic wet air oxidation, Carbon nitride, Heterojunction catalysts, Photo-Fenton-like oxidation, Sucrose, Sugar industry wastewater.
Açıklama
Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği A.B.D. Araştırma Projesi
Araştırma Projesi elektronik ortamda bulunmaktadır.
Araştırma Projesi elektronik ortamda bulunmaktadır.
