Search

TEZ11971 Tez (Yüksek Lisans) -- Çukurova Üniversitesi, Adana, 2019. Kaynakça (s. 57-68) var. xv, 72 s. : res. (bzs. rnk.), tablo ; 29 cm. Fenton ve Foto-Fenton proseslerinin, Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ), Askıda Katı Madde (AKM) ve Renk gibi atık sulardaki kirlilik yükünü belirleyen parametrelerin ortadan kaldırılmasındaki performansı, Adana'daki bir tekstil fabrikasından alınan atık su numuneleri ile gerçekleştirilmiştir. Fenton proses çalışmalarında pH, Fe+2 ve H2O2 konsantrasyonu gibi parametrelerin fenton süreci üzerindeki etkisi tespit edilmeye çalışılmıştır. Foto-Fenton prosesinde ise fenton prosese ilave UV-A LED foto-sistem kullanılmıştır. Her iki proseste de etkin arıtma verimleri pH 3’ te elde edilmiştir. Fenton proseste, 0,70 gr Fe+2/L ve 2 mM H2O2 kullanılarak %81 KOİ, %80 AKM ve %93 Renk giderimi elde edilmiştir. Foto-Fenton prosesinde ise 0,278 gr Fe+2/L, 0,54 gr Fe+3/L ve 2 mM H2O2 kullanılan koşullarda %92 KOİ, %81 AKM ve %94 Renk giderimleri sağlanmıştır. The performance of Fenton and Photo-Fenton processes in the elimination of the parameters determining the pollution load in wastewaters such as Chemical Oxygen Demand (COD), Suspended Solids (AKM) and Color were carried out with wastewater samples taken from a textile factory in Adana. In the Fenton process studies, the effect of parameters such as pH, Fe2+ and H2O2 concentration on the fenton process was determined. In the Photo-Fenton process, additional UV-A LED photo-system was used in addition to the fenton process. In both processes, effective treatment efficiencies were obtained at pH 3. Fenton process, 0.70 g Fe2+/L and 2 mM H2O2 using 81% COD, 80% AKM and 93% color removal was obtained. In the photo-fenton process, 92% COD, 81% AKM and 94% Color removal were achieved under 0.278 g Fe2+/ L, 0.54 g Fe3+/ L and 2 mM H2O2. Bu çalışma Ç.Ü. Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: FYL-2018-9993.

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Biyodizel atıksuları çok miktarda yağ, metanol, sabun ve gliserin içermektedir. Bu atıksuların KOİ değeri 250 000 – 450 000 mg/L, TOK 54 000 – 110 000 mg/L, gliserin 800 – 1500 mg/L ve metanol 6 000 – 15 000 mg/L arasında değişmektedir. Atıksudaki yağ içeriği ise 15 000 mg/L kadar yüksek olabilmektedir. Bu nedenle biyodizel atıksuları, yağ – drenaj sistemlerin tıkanmasına, biyolojik arıtma sistemlerinde biyolojik aktivitenin azalmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmanın ana amacı, laboratuvar ölçeğinde çalışmalar yaparak esterifikasyon yöntemiyle üretilen biyodizel atıksularının arıtılabilirliğinin incelenmesidir. Bu çalışma, iki ana bölümde yürütülmüştür; Bölüm 1: Biyodizel atıksuyuna solvent ekstraksiyonu ve elektrokoagülasyon ile ön arıtım yapılmıştır. Bölüm 2: Elektrokoagülasyonlu biyodizel atıksuyuna foto-Fenton ile son arıtım yapılmıştır. Bölüm 1'de solvent ekstraksiyonunda en uygun solventlerin hegzan ve metil tersiyer butil eter olduğu belirlenmiştir. Ekstraksiyon parametreleri araştırılmıştır ve her iki solventle de %95 civarında KOİ giderimi, %90 civarında TOK giderimi, %99 üzerinde yağ-gres giderimi sağlanmıştır. Elektrokoagülasyon ise demir ve alüminyum elektrotlar ile gerçekleştirilmiştir. Optimum elektrokoagülasyon şartlarında her iki elektrotla %95 civarında KOİ, %87 civarında TOK ve %99 üzerinde yağ-gres giderimi sağlanmıştır. Bölüm 2'de foto-Fenton ile arıtımda asidik şartlar altında UV reaktörde çalışılmıştır. Foto-Fenton ile arıtımda %98,7 KOİ, %97,1 TOK ve %99,4 MeOH giderme verimleri sağlanmıştır. Sonuç olarak, biyodizel üretim tesislerinde açığa çıkan atık suların, solvent ekstraksiyonu veya elektrokoagülasyon prosesinden sonra, foto-Fenton prosesi ile yönetmelik sınır değerlerini sağlayabilecek şekilde arıtılabileceği belirlenmiştir. The main components of the wastewater are the residual remaining oil, methanol, glycerol and soap. In general, wastewater from the biodiesel processing industry contains high concentrations of COD, TOC, glycerine, methanol and oil and/or grease such as 250 000 – 450 000 mg L-1, 54 000 – 110 000 mg L-1, 800 – 1500 mg L-1, 6 000 – 15 000 mg L-1 and 15 000 mg L-1, respectively. In this respect, biodiesel wastewater should not be discharged into public drainage because the oil causes plugging of the drainage and decreases biological activity in sewage treatment. The initial aim of this study is, investigation of, treatability of the biodiesel wastewater, maintained by the esterification process with fulfillment laboratory scale studies. This study was processed in two different chapter. Chapter 1: Pre- treatment with the solvent extraction and electrocoagulation was in progress in biodiesel wastewater. Chapter 2: Final treatment with foto-Fenton was progress in biodiesel wastewater with electrocoagulaton. In chapter 1, hexane and methyl tertiary butyl ether are determined as the most appropriate solvents for the solvent extraction. The extraction parameters were investigated and with the both solvents almost 95% COD, 90% TOC and 99% oil-grease removal was evaluated. Electrocoagulation is carried out for the iron and aluminum electrodes. The optimum electrocoagulation conditions with the both electrodes approximately 95% COD, 87% TOC and 99% oil-grease removal was evaluated.In chapter 2, the foto-Fenton treatment was studied under the acidic conditions by UV reactor. With the foto-Fenton treatment 98.7% COD, 97.1% TOC and 99.4% MeOH removal was evaluated. Finally, wastewaters occurred in the biodiesel production facilities, after the solvent extraction or electrocoagulation, foto-Fenton process can be treated for providing the regulation boundary conditions.

Arıtma çamurları son yıllarda Türkiye‘de ve dünyada önemli bir çevre sorunu haline gelmiştir. Arıtma çamurlarının kaynağı evsel ve endüstriyel atıksulardır. Bu suların arıtımı sırasında oluşan çamur miktarı çevre standartları arttıkça artmaktadır. Son yıllarda arıtma çamurunu uzaklaştırma yöntemi yerine yeniden kullanım çalışmaları üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu çalışmanın amacı, arıtma çamurlarının stabilizasyonunun ve dezentegrasyonunun sağlanarak çevreye daha az zarar verecek hale getirilmesinin sağlanmasıdır. İleri oksidasyon yöntemleri, çamur içindeki organik maddeleri oksitleyerek, bozunma eğilimi daha az bir bileşen haline getirir. İleri oksidasyon yöntemlerinden en çok kullanılan proseslerden biri de Fenton prosesidir. Fenton prosesinin UV ışık ile kombine edildiği FotoFenton prosesi de kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Çerkezköy Organize Sanayi Bölgesinden (ÇOSB), gıda ve tekstil endüstrisinden alınan arıtma çamurları kullanılmıştır. FeSO47H2O ve H2O2 miktarı, pH, reaksiyon süresi, çamurda bulunan su içeriği gibi parametreler değiştirilerek en yüksek UKM ve KOİ giderimi elde edilmeye çalışılmıştır. Bunun yanında çamur kuruma hızı da stabilize çamur elde etmede etken olduğu için, bu parametre de dikkate alınmıştır. En yüksek UKM ve KOİ gideriminin sağlandığı Fenton reaksiyonu koşulları gıda endüstrisi çamuru için 0,791 g H2O2-4,188 mg Fe+2/g çamur, 3 mL distile su ilavesi ve 6 saat reaksiyon süresiyle sağlanmıştır. ÇOSB çamuru için, 0,989 g H2O2-4,188 mg Fe+2/g çamur, pH 3, 3 mL su ilavesi, 6 saat reaksiyon süresi ve 30oC sıcaklık değerinde sağlanmıştır. Tekstil endüstrisi çamuru için, 6,026 mg Fe+2 -1,384 g of H2O2/g çamur, pH 3, 2 mL distile su ilavesiyle sağlanmıştır. UV ışığın etkisini gözlemlemek için UVA, UVB, UVC ışıkla Fenton reaksiyonu uygulanmıştır. Foto-Fenton reaksiyonu Fenton reaksiyonuna göre daha etkili bir uygulamadır. Foto-Fenton işleminde UKM, KOİ gidermede en etkili UVC ışık bulunmuştur. Sewage sludge has become an important environmental issue in recent years for Turkey and the world. The sources of sewage sludge are domestic and industrial wastewaters treatment plants. The amount of sludge formed during the treatment of wastewater increases with increasing severity of environmental standards. In recent years, the efforts has focused on reuse of sludges instead of disposal. The purpose of this study is stabilisation and disintegration of the wastewater treatment sludges to ensure that gives less damage to environment. Advanced oxidation processes provide to oxidize organic matter in sludge and the components in the sludge becomes less degradable. Fenton and photo-Fenton processes are the most widely used processes in advanced oxidation methods. In photo-Fenton process, Fenton process is combined with UV light. In this study the sludges of Cerkezköy Organized Industrial Zone (COSB), food industry and textile industry were used. In the study we changed the concentration of FeSO47H2O and H2O2, pH, reaction time and water content to obtain the highest volatile solids (VS) and chemical oxygen demand (COD) removal rates. Additionally, we examined the sludge drying rates as a factor of obtaining the stabilized sludge. The highest VS and COD removal rates resulting in Fenton reaction conditions for food sludge were 0,791 g H2O2- 4,188 mg Fe+2/g sludge, 3 mL distilled water and 6 hours reaction time. For COSB sludge, 0,989 g H2O2-4,188 mg Fe+2/g sludge, pH 3, 3mL of water, 6 hours reaction time and 30°C temperature were provided. For textile industry sludge, 6,026 mg Fe+2 -1,384 g of H2O2/g sludge, pH 3 by the addition of 2 mL distilled water were provided. To observe the effect of UV light UVA, UVB, UVC light was applied with Fenton reactions. Photo-Fenton reaction by the Fenton reaction was more effective application. UVC light was found the most effective for VS and COD removal rates in photo-Fenton process.

Organofosforlu yapıda olan Dimetoat (C5H12NO3PS2, 229,26 g/mol, 0,0-dimetil S-[2- (metilamino)-2-oksoetil]dityofosfat) ve Monokrotofos (C7H14NO5P, 223,2 g/mol, Dimetil (E)-1-metil-2-(metilkarbamoil)vinil fosfat), sucul ortamlar için oldukça toksik, endokrin bozucu kimyasallardır ve insan sağlığı açısından kanserojen olma riski vardır. Dimetoat (DMT) ve Monokrotofos (MCP) pestisitlerinin sudaki çözünürlüklerinin yüksek olması nedeniyle yeraltı sularına sızma potansiyeli oldukça fazladır. Artan su ihtiyacına karşılık bütün dünya ülkelerinde olduğu gibi Türkiye’de de yeraltı suları içmesuyu maksatlı kullanılmakta ve konvansiyonel arıtma sistemleri ile oldukça kompleks organik yapıdaki pestisitlerin giderimi mümkün gözükmemektedir. Fenton prosesleri pestisit gideriminde kendini kanıtlamış olan yöntemlerdir. Bu tez çalışmasında, DMT ve MCP pestisitlerinin giderimi için Fenton, Fenton benzeri, FotoFenton ve Foto-Fenton benzeri proseslerin verimliliği araştırılmıştır. Fenton ve Fenton benzeri proseslerde, proses bağımsız değişkenlerin DMT ve MCP’nin ayrışma ve mineralizasyon davranışı üzerindeki etkileri ve optimum proses koşulları Merkezi Kompozit Dizayn (MKD) yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Proses bağımsız değişkenleri etkilerinin analitik olarak birbirleriyle karşılaştırılabilir olması için deneysel çalışma koşulları sabit alınmış ve başlangıç konsantrasyonları pestisit için 0,005-0,094 mM, Fe(II)/Fe(III) için 0,01-0,05 mM, H2O2 için 0,05-0,25 mM, TOK için 2-17 mg/L ve reaksiyon süresi için 5-65 dk aralığında değişen proses koşullarında çalışılmıştır. Foto-Fenton prosesi olarak konvansiyonel arıtma proseslerine kolaylıkla adapte olabilecek özellikte, henüz literatürde eşi bulunmayan, bu çalışma kapsamında özgün tasarlanan bir fotoreaktör kullanılmıştır. Foto-Fenton ve Foto-Fenton benzeri proseslerde, DMT ve MCP’nin ayrışma ve mineralizasyon davranışı üzerinde artan UVA ışık şiddeti etkisinin analitik olarak karşılaştırılabilir olması için MKD kullanılarak belirlenen optimum proses koşullarında çalışılmış, optimum UV ışık şiddeti konvansiyonel optimizasyon yöntemi ile belirlenmiştir. Bu çalışmada seçilen başlangıç DMT/MCP, Fe(II)/Fe(III) ve H2O2 konsantrasyonları için, DMT ve MCP’nin ayrışma verimi ve TOK giderimi üzerinde en önemli etkiye başlangıç pestisit konsantrasyonunun sahip olduğu, Fe(II) ve Fe(III) katalizörlerinin ise Fenton reaksiyonlarını yönlendirici bir etkisi olduğu belirlenmiştir. DMT ve MCP pestisitlerinin ayrışması sonucu açığa çıkan PO4 3- anyonu ile Fe2+/Fe3+ iyonlarının oluşturduğu FeH2PO4 + /FeH2PO4 2+ kompleksleri, reaksiyon kinetiğini değiştiren geciktirici etkilere neden olmuş, bu etkiler MCP ile çalışılan Fenton ve Fenton benzeri proseslerde daha fazla görülmüştür. Foto-Fenton ve Foto-Fenton benzeri prosesler de ise, FeH2PO4 2+ komplekslerinin UV-A ışıması ile fotolizi DMT ve MCP ayrışma ve mineralizasyon verimini arttırmıştır. Kullanılan UV-A ışık şiddeti miktarının pestisit ayrışma ve mineralizasyon verimi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. FeH2PO4 2+ komplekslerinin en etkin fotolizi, çalışılan bütün Foto-Fenton prosesleri için 16x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde gerçekleşmiştir. 45x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde ise artan FeH2PO4 2+ kompleksleri UV-A ışınlarını absorbe ederek uygulanan ışık şiddetinin azalmasına neden olmuştur. Fenton ve FotoFenton proseslerinin DMT ve MCP pestisitlerinin ayrışmasında ve TOK gideriminde daha etkin olduğu belirlenmiştir. DMT, 4x10-6 einstein/s’den 45x10-6 einstein/s artan UV-A ışık şiddetlerinde, MCP’ye nazaran daha kısa sürede, daha az enerji tüketerek giderilmiştir. MCP pestisitinin gideriminde Fenton ve Fenton benzeri proseslere nazaran Foto-Fenton ve Foto-Fenton benzeri proseslerin daha etkin olduğu, Foto-Fenton prosesi ile MCP’nin tamamen yok olmasının ve yüksek oranda mineralizasyonunun mümkün olduğu belirlenmiştir. 45x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde, Fe(II)/H2O2 = 1/5 molar oranında çalışılan Foto-Fenton prosesi ile 0,024 mM DMT içeren sentetik pestisit çözeltisinden, DMT 8 dakikada tamamen giderilmiş ve 3 saatlik reaksiyon sonunda TOK konsantrasyonu 2 mg/L’nin altına indirilmiştir. 16x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde, Fe(II)/H2O2 = 1/5 molar oranında çalışılan Foto-Fenton prosesi ile 0,022 mM MCP içeren sentetik pestisit çözeltisinden, MCP 20 dakikada tamamen giderilmiş ve 3 saatlik reaksiyon sonunda TOK konsantrasyonu 2 mg/L’nin altına indirilmiştir. Foto-Fenton prosesi ile DMT ve MCP’nin insan sağlığı ve sucul ortam açısından toksik etkilerinin tamamen giderildiği belirlenmiştir. Bu tez çalışması kapsamında tasarlanan fotoreaktörün yüksek bir performans ile çalıştığı bilimsel veriler ile kanıtlanmıştır. Dimethoate (C5H12NO3PS2, molecular weight of 229,3 g/mol, 0-0-dimethyl S-[2- (methylamino)-2-oxoethyl]dithioatephosphate) and Monocrotophos (C7H14NO5P, molecular weight of 223,2 g/mol, Dimethyl (E)-1-methyl-2-(methylcarbamovy)vinyl phosphate) are organophosphate pesticides that are highly toxic for aquatic environments. They are also endocrine disrupting chemicals and a possible human carcinogen. Because Dimethoate (DMT) and Monocrotophos (MCP) are highly soluble in water, they have a great potential to leaching into groundwaters. Groundwaters are used as drinking water purposes due to increasing water demand in Turkey such as around the world and conventional treatment systems are not capable to treat the complex organic pesticides. Fenton processes have been proved its efficiency on pesticide removal. Hence in this thesis, the efficiencies of Fenton, Fenton like, PhotoFenton and Photo-Fenton like processes were investigated to remove pesticides from waters contaminated with DMT and MCP. The interactive effects of process independent variables on pesticide degradation and mineralization behavior and the optimum conditions in the Fenton and Fenton like processes were determined by Central Composite Design (CCD). All the designed experiments were carried out under the same initial concentration ranges for pesticides between 0,005-0,094 mM, Fe(II)/Fe(III) between 0,01-0,05 mM, H2O2 between 0,05-0,25 mM, TOC between 2-17 mg/L and the reaction time between 5-65 min in order to compare analytically the interactive effects of process independent variables on DMT and MCP degradation and mineralization behavior with each others. A new designed photoreactor that can be adaptable more easily to conventional treatment processes and something that has not been studied in the past was used as Photo-Fenton process in the experiments. In order to assess the effect of increasing UV-A light intensity on degradation/mineralization efficiency of DMT and MCP, it was studied at the optimum conditions which are determined by CCD. The optimum UV-A light intensity was determined by conventional optimization method. According to optimization data obtained for selected initial concentrations of DMT/MCP, Fe(II)/Fe(III) and H2O2 in this study, the initial pesticide concentration has the most important effect on DMT and MCP degradation efficiencies and TOC removals and Fe(II) and Fe(III) catalysts have a driven effects on Fenton reactions. The FeH2PO4 + /FeH2PO4 2+ complexes which are generated between Fe2+/Fe3+ ions and released PO4 3- are retarded the Fenton reactions and changed the reaction kinetic. The passivation effects of FeH2PO4 + /FeH2PO4 2+ complexes are seen more significantly in the Fenton and Fenton like processes studied with MCP. The photolysis of FeH2PO4 2+ complexes takes place under UV-A radiation enhanced the degradation and mineralization efficiencies of DMT and MCP in the Photo-Fenton and Photo-Fenton like processes. It was determined that the amount of applied UV-A light intensity has a significant effect on degradation and mineralization efficiencies of DMT and MCP. The most effective photolysis of FeH2PO4 2+ complexes are realized at 16x10- 6 einstein/s UV-A light intensity for each Photo-Fenton process. When the UV-A light intensity increased to 45x10-6 einstein/s, additional FeH2PO4 2+ complexes absorbed the UV-A radiation so that applied UV-A light intensity was decreased. It was determined that Fenton and Photo-Fenton processes are more effective for degradation of DMT and MCP pesticides and TOC removals than the others. At the UV-A light intensity increased from 4x10-6 einstein/s to 45x10-6 einstein/s, DMT was disappeared in a shorter reaction time consuming lower energy than MCP. It was determined that PhotoFenton and Photo-Fenton like processes are more satisfactorily on degradation and mineralization of MCP than Fenton and Fenton like processes, and higher mineralization of MCP and its disappearance were possible in Photo-Fenton process. DMT was disappeared in 8 minutes completely and TOC concentration was decreased under 2 mg/L after 3 h of reaction time in Photo-Fenton process studied with a synthetic solution containing 0,024 mM of DMT, applied 45x10-6 einstein/s of UV-A light intensity at 1/5 molar ratio of Fe(II)/H2O2. MCP was disappeared in 20 minutes completely and TOC concentration was decreased under 2 mg/L after 3 h of reaction time in Photo-Fenton process studied with a synthetic solution containing 0,022 mM of MCP, applied 16x10-6 einstein/s of UV-A light intensity at 1/5 molar ratio of Fe(II)/H2O2. Effluents from Photo-Fenton process at the conditions of DMT and MCP was treated 100% determined that toxic effects of DMT and MCP to aquatic environments and human health were eliminated completely. In this thesis, new designed photoreactor was employed in a great performance that was proven with scientific data from literature.

Birçok organik toksik ve inorganik kirleticilerin gideriminin biyolojik yollarla gerçekleştirilmesi oldukça güçtür. Bu nedenle bu tip organiklerin giderimi için yeni teknikler araştırılmaktadır. Bu teknolojiler genellikle faz ayrımını (adsorpsiyon prosesleri, ayırma teknikleri) ve organikleri tam olarak parçalayan prosesleri (kimyasal oksidasyon/redüksiyon) içermektedir. Çalışmada, organik ve inorganik kirleticilerin İleri Oksidasyon Proseslerinden(İOP) olan Direk Fotoliz (UV) ve Fotolitik Peroksidasyon (H2O2/UV) proseslerinde iki farklı UV ışık kaynağı kullanılarak en ekonomik lamba tesbiti yapılmıştır. Çalışmada en ekonomik arıtımı sağlayan lambanın Led (UV-C: 395 nm) olduğuna karar verilmiştir İnorganik kirleticilerin Led lamba ile arıtımları %50-100 arasında, organik kirleticilerin ise %60-100 arasında gerçekleşmiştir., Many organic and inorganic toxic pollutants through biological treatment realization is quite difficult.Therefore, this type of new techniques are being investigated for the removal of organic.These technologies generally phase separation (adsorption processes, separation techniques), and fully organic components of the process (chemical oxidation / reduction) are included. Study of organic and inorganic pollutants from Advanced Oxidation Process (IOP) which direct Fotoliz (UV) and Fotolitik Peroxidation (H2O2/UV) process using two different UV light source was the most economical lamp adjusters. Study provides the most economical treatment of the Led lamp (UV-C: 395 nm) has been decided that UV-A light treatment of inorganic contaminants from 50-100%, 60-100% between the organic pollutants has been realized.