Demir (Fe+3) ile modifiye edilmiş zeolit katalizi ile azo boya çözeltisinin fotooksidasyonu

Abstract

Bu çalısmada, tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan Reactive Mono Azo Remazol Brillant Orange 3R (C.I. Reactive Orange 16) boya çözeltisinin heterojen fotokatalitik fenton oksidasyonunda renk giderim performansı incelenmistir. 500mL kapasiteli kesikli tip quartz reaktör sistemi kullanılarak UVA ısıgı altında Reactive Orange 16 boya çözeltisi ile katalizör konsantrasyonu, baslangıç boya konsantrasyonu, sıcaklık, H2O2, pH ve ısık siddeti parametrelerinin renk giderim verimi üzerindeki etkileri incelenmistir ve çıkan optimum sonuçlara göre TOK giderim verimi incelenmistir. Çesitli sıcaklıklarda (25-50oC) yapılan denemelerde sıcaklık arttıkça renk giderim veriminin arttıgı gözlemlenmis ancak 40oC enerji verimliligi açısından optimum seçilmistir. Çözeltisinin baslangıç pH nı degistirerek yapılan çalısmalarda asidik ortamda pH düstükçe verimin arttıgı gözlemlenmistir ancak reaksiyon süresinin artmasına baglı olarak pH ın giderim verimindeki rolü azaldıgından çözeltinin kendi pH sı 5.2 optimum olarak seçilmistir. Aynı zamanda H2O2 konsantrasyonu yapılan degisiklik incelendiginde 15 mmol konsantrasyonların üzerinde renk giderim veriminin artmadıgı gözlemlenmis 15 mmol optimum olarak seçilmistir. Kataliz konsantrasyonu arttıkça renk giderim veriminin arttıgı gözlemlenmis opmimum olarak 1 g/L bulunmustur. Boya konsantrayonu arttıkça ise rekabet eden boya moleküllerinin sayısının artması nedeni ile renk gideriminin düstügü gözlemlenmistir. Isık siddetinin artması, renk giderim verimini arttırdıgını göstermis dolayısıyla en iyi verimin sistemdeki 6 lambanın tümünün devrede oldugu anda bulunmustur. Katalizin yeniden kullanımı incelendiginde renk giderim verimi açısından tekrar kullanılabilirliginin uygun oldugu görülmüstür. Renk giderimi yanında prosesin mineralizasyonu ise TOK analizi ile incelenmis ve yaklasık %62 verim elde edilmistir. Zeolit üzerinde yüklü olan demirin çözeltiye geçen konsantrayonları ölçüldügünde oldukça düsük kaldıgı gözlemlenmis bu yüzden de prosesin heterojen bir yapıda oldugu sonucunu ortaya çıkarmıstır. Bu amaçla heterojen Foto Fenton prosesleri klasik homejen Foto Fenton ile renk ve TOK açısından kıyaslanmıs ve heterojen reaksiyonlarında homojen reaksiyonlar kadar iyi verim verdigi gözlemlenmistir. Tekrar kullanım avantajo düsünüldügünde demir yüklü zeolit ile gerçeklestirilen heterojen reaksiyonların avantajlı oldugu ortaya çıkmaktadır.

In this study, color removal efficiency of Reactive Mono Azo Remazol Brillant Orange 3R (C.I. Reactive Orange 16) is investigated by heterogeneous photo-Fenton- type oxidation. The effect of various process variables such as temperature, pH, light intensity, initial dye solution, catalyst and H2O2 concentration were evaluated on color removal efficiency in a quartz batch reactor using artificial UV-A as a light source. Mineralization of the removal process using optimal process parameters was evaluated by analyzing TOC values. The influence of temperature was performed at 25, 30, 35, 40, 50°C. Color removal was increased by increasing temperature. The optimum temperature was selected as 40 oC. The set of experiments were performed in order to determine the effect of initial pH for dye removal at present system. Removal efficiency increased with decreasing of pH but end the end of reaction time the effect of pH become insignificant. Therefore further experiments were performed at initial solution pH (5.2) without changing the pH. Results showed that increasing H2O2 concentration did not improve the removal process efficiently with dosage more than 15mmol H2O2. Consequently, H2O2 concentration was chosen as 15mmol. By increasing catalyst dose the removal rate was increased. The increase in dye concentration increased the number of dye molecules therefore the removal rate decreased consequently. Increasing of light intensity observed rising of removal efficiency. Optimum light intensity was found as 3.55mW/cm2 (6 lamps). The reuse tests were performed in order to evaluate the catalytic activity of iron modified zeolite during successive experiments and thus to observe the possibility of catalyst reuse. Mineralization of the process was performed measuring by TOC values and TOC removal rate found as 62%. Leached iron concentrations into the solution were measured and found less than 0.5 mg/L. Color and TOC removal processes was performed using both heterogeneous and homogenous systems. It can be said that the heterogeneous systems was found more favorable than homogenous systems since zeolite can be re-used in heterogeneous systems.