Tekstil endüstrisi atık suyunun fotokatalitik arıtımında reaktör performansının araştırılması

Abstract

Bu çalısmada, tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan Reaktif Mono-Azo Remazol Brillant Orange 3R (C.I. Reactive Orange 16), Acid Tetra-Azo Sirius Red F3B (C.I. Direct Red 80), Basic Astrazon Yellow 7GLL (C.I. Basic Yellow 21) ve Acid Telon Blue A3GL (C.I. Acid Blue 290) temel boya çözeltilerinin üç farklı katalizör tipi ve iki farklı UV dalga boyu veren (UV-C ve UV-A) lamba aydınlatması altında fotokatalitik oksidasyonda gösterecekleri renk giderim performansları belirlenmistir. Seçilen Reactive Orange 16 boya çözeltisi ile katalizör konsantrasyonu, baslangıç boya konsantrasyonu, pH ve ısık siddeti parametrelerinin renk giderim verimi üzerindeki etkileri incelenmistir. Fotokatalitik oksidasyon çalısmalarının ilk asaması fıskiye tip cam reaktörde, UV-C / UV-A dalga boyu veren lambalar ve üç değisik yarı iletken katalizör ( TiO2 Degussa P-25, TiO2 Tronox A-K-1 ve ZnO Merck) kullanılarak yürütülmüstür. Fotokatalitik oksidasyon prosesinde her farklı dört boya çözeltisinin optimum katalizör tipini ve katalizör üzerindeki dalga boyunun etkisini saptamak amacıyla iki farklı dalga boyunda ısınım yapan lambalar (UV-C ve UV-A) ve değisik üç yarı iletken fotokatalizör kullanılarak renk giderim verimleri incelenmistir. Daha sonra diğer optimum sartların belirlenmesi için seçilen uygun boya olan RO 16 ile katalizör konsantrasyonu, baslangıç boya konsantrasyonu, pH ve ısık siddeti parametreleri test edilmistir. Optimum sartlar belirlendikten sonra prosesin kinetik değerlendirme çalısmaları yapılmıstır. Ayrıca TOC analizi ile RO 16 boyası için prosesin mineralizasyon verimi arastırılmıstır. Fotokatalitik oksidasyon deneyleri sonucunda bütün boya çözeltilerinin sonuçları incelendiğinde genel olarak TiO2 P-25 katalizör tipinin bütün boyalarda UV-C dalga boyunda diğerlerine göre daha iyi renk giderim performansına sahip olduğu, ZnO katalizörünün ise UV-A dalga boyunda RO 16 ve BY 21 boyaları için en yüksek verim performansını verdiği görülmüstür. Üç farklı katalizör tipini, iki farklı dalga boyunu, dört farklı boya çözeltisini göz önüne aldığımızda hem UV-A dalga boyunun günes ısığı spektrumunda yer almasından hem de ZnO katalizörünün diğerlerine göre daha ucuz ve kolay bulunabilen bir katalizör olmasından dolayı UV-A ve ZnO parametreleri optimum sartlar açısından uygun bulunmustur. Katalizör verimi incelendiğinde optimum katalizör miktarı 1.5 g/L olarak uygun görülmüstür. Boya konsantrasyon çalısmaları incelendiğinde renk giderim verimi performansının boya konsantrasyonu arttıkça düstüğü gözlemlenmistir. Optimum çalısma pH'ı; çözelti pH'ı olan 6.4 olarak belirlenmis, renk giderim veriminin ise ısık siddeti ile doğru orantılı olarak arttığı görülmüstür. TOC analizi sonucunda ise mineralizasyon verimi optimum sartlarda %36.2 olarak bulunmustur.In this study, color removal performances of Reaktif Mono-Azo Remazol Brillant Orange 3R (C.I. Reactive Orange 16), Acid Tetra-Azo Sirius Red F3B (C.I. Direct Red 80), Basic Astrazon Yellow 7GLL (C.I. Basic Yellow 21) and Acid Telon Blue A3GL (C.I. Acid Blue 290) dye solutions were investigated in a fountain type reactor by photocatalytic oxidation process with three different type of catalysts and two different lamp types emitting UV-C and UV-A wavelengths. First phase of the photo catalytic oxidation process was carried out in a fountain type glass reactor by using UV-C and UV-A wavelength emitting lamps and 3 different semi conductor catalysts (TiO2 Degussa P-25, TiO2 Tronox A-K-1 ve ZnO Merck). The effect of UV wavelength and catalyst types was determined using 4 type of dye solutions. Effects on color removal efficiency of selected Reactive Orange 16 dye solutions were performed under the parameters of catalysts concentration, initial dye concentration, pH and light intensity. Kinetic evaluation studies for the catalyst concentration and dye concentration process with RO 16 dye solutions were made after optimum conditions identified. In addition, process mineralization efficiency for RO 16 dye solution was investigated by TOC analysis. As a result of photocatalytic oxidation results of all dye solutions; generally TiO2 P-25 catalyst type was found that it had the best color removal performance with UV-C wavelength for all dye solutions. Where as ZnO catalyst had the best color removal efficiency with UV-A wavelength for RO 16 and BY 21 dye solutions. When the optimum conditions of three different type of catalysts, two different wavelength and four different dye solutions were compared, UV-A wavelength and ZnO catalyst with RO 16 dye solutions was found out the most convenient parameters. After the investigation of catalyst loading efficiency, optimum catalyst amount was determined as 1.5 g/L. During different dye concentration studies with RO 16 dye solutions, color removal efficiency performance was decreased as dye concentration increased. Optimum working pH was determined as 6.4 which was the solution pH and color removal efficiency was observed as directly proportional to light intensity and increased as light intensity increased. As a result of TOC analysis, mineralization efficiency was found out as %36.2 under optimum conditions.