Fenton-modifiye fenton prosesi ile astrazon blue FGRL ve levafix yellow e-3RL boyar maddelerin giderimi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BERNA FİL
Danışman: Mustafa Bünyamin Karagözoğlu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Tekstil endüstrisi atıksuları, yüksek konsantrasyonlarda organik ve inorganik kimyasallar, çözünmüş ve farklı yapıya sahip boyar maddeler içermektedir, Özellikle çevrede ve canlılar üzerinde ciddi olumsuz etkiler yaratan bu boyar maddelerin giderimi, çevresel zararın en aza indirilmesi ve kirlilik kontrolünün sağlanması bakımından büyük önem taşımaktadır, Elyaf ve kumaş boyama ile terbiye işlemlerinde yüksek miktarda su tüketilmektedir ve bu da önemli ölçüde atıksu oluşumuna yol açmaktadır. Ayrıca, tekstil endüstrisine ait atıksular, içerdiği kimyasal maddeler ve özellikle boyarmaddeler nedeniyle arıtılması güç atıksular olarak öne çıkmaktadır. Boyalar görünür malzemelerdir ve endüstriyel atıkları oluşturan tehlikeli bileşenlerden biri olarak kabul edilirler. Doğal sulardaki boya bileşikleri, çok düşük konsantrasyonlarda bile olsa, çevre sorunlarına yol açacaktır. Moleküllerinde pozitif yük taşıyan katyonik boyar maddeler (bazik boyar maddeler) tekstil endüstrisinde özellikle akrilik elyafların boyanmasında kullanılmaktadır. Endüstriyel süreçlerde tüketilen toplam boyanın yaklaşık %10'u nihayetinde nehirlere deşarj edilmektedir. Atık sulardaki boyalar, plastik, tekstil, gıda işleme, kozmetik ve deri işleme gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılan sentetik boyalar ve doğal boyaları içerir. Boya atık suları, yüzey sularına deşarj edildiğinde insan sağlığı (örneğin toksisite, kanserojenlik , mutajenlik vb,) ve çevre kalitesi (örneğin estetik ve şeffaflık yönleri) üzerinde çeşitli zararlı etkileri söz konusudur. Toksisiteleri, biyolojik olarak parçalanmamaları ve kalıcılıkları nedeniyle su ortamına girdiklerinde ekosistem için tehdit oluştururlar. Bu nedenle, boyar maddeleri gidermek için daha ekonomik ve pratik teknolojiler geliştirmek gerekmektedir. Fenton (Fe2+ ve H2O2) ve modifiye edilmiş Fenton (Fe3+ ve H2O2), ileri oksidasyon proseslerinde (İOP) ve boya bileşikleri gibi kalıcı organik kirleticilerin (POP'ler) bozunmasında kullanılan iki popüler yöntemdir. Bu proseslerde, reaktöre katalizör olarak Fe2+ ve Fe3+ ve oksitleyici madde olarak H2O2 eklenir. Fenton bazlı prosesler, yaygın olarak kullanılan gelişmiş oksidasyon proseslerinden biri olduğundan ve dirençli bileşikleri oksitlemek için yaygın olarak bulunan toksik olmayan Fenton reaktiflerini (Fe2+ ve H2O2 ) kullandığından muazzam araştırma ilgi odağı haline gelmiştir. Fenton prosesinin yüksek bozunma veya oksitleme yeteneği, esas olarak hidrojen peroksit (H2O2) ile Fe2+ reaksiyonu yoluyla oldukça güçlü hidroksil radikallerinin ( •OH) üretilmesiyle sağlanır. Ayrıca, Fe2+ rejenerasyonu, Fe3+ ile H2O2 reaksiyonu ile daha yavaş bir oranda gerçekleşir. Dolayısıyla geleneksel Fenton prosesinde daha yüksek demir gereksinimine ihtiyaç vardır. Çözünebilir Fe2+ tuzları, nötr pH koşullarında Fe3+ oksihidroksitlerle birlikte çökelmeye uğrayabileceğinden ve oluşan hidroksi Fe3+ kompleksi indirgeme reaksiyonları için kolayca yeniden çözünmeyeceğinden, Fenton reaksiyonlarında Fe3+ kompleksinin çözünmesi için asidik pH koşulları esastır. Klasik Fenton prosesindeki düşük pH gereksinimlerinin başlıca dezavantajını aşmak için, Fe3+ / Fe2+ ile kompleksler oluşturabilen ve böylece nötr pH koşullarında reaktif oksijen türlerinin (ROT) üretimini artıran yüksek pH'larda Fenton reaksiyonunu etkinleştirmek için şelatlama ajanları sisteme dahil edilir. Şelat oluşturucu maddeler, birkaç koordinasyon bölgesine sahip maddelerdir ve metal iyonlarıyla bağlar oluşturabilirler. Fe(III)/Fe(II) ile kompleksler oluşturmak, onu çözünür tutmak ve böylece Fenton ıslahında H2O2'nin Fe(III)/Fe(II) ile reaksiyonuyla oksidatif türlerin üretimini artırmak için yüksek pH'ta kullanılabilirler. Bu tez çalışmasının amacı laboratuvar ölçeğinde Fenton ve şelatla modifiye edilmiş Fenton prosesi (MF) ile Astrazon Blue FGRL (AB) ve Levafix Yellow E-3RL (LYE3) sentetik tekstil bazik boyar maddelerinin şelatlayıcı ajanlarla giderimini değerlendirmektir. AB ve LYE3 gideriminde etilendiamintetraasetik asit (EDTA) ve Ethylenediamine-N,N'-disuccinic acid (EDDS) şelatlayıcı ajan olarak kullanılmıştır. Fenton prosesi (F) ile AB ve LYE3 boyaları için en yüksek giderim verimlerinin, pH= 3 ve sırasıyla 500 mg/L H₂O₂ ve 25 mg/L Fe²⁺ konsantrasyonlarında %62.4 ve %58.5 olarak elde edildiğini ortaya koymuştur. Şelatla modifiye edilmiş MF işleminde ise her iki boya için pH=7.0, 500 mg/L H₂O₂, 25 mg/L Fe²⁺ sabit konsantrasyon ve 5 mM EDTA dozajında en yüksek giderim oranları %74.4 ve %62.6 olarak elde edilmiştir. 500 mg/L H₂O₂, 25 mg/L Fe²⁺ sabit konsantrasyon ve 5 mM EDDS dozajında ise AB bazik boyası için en yüksek giderim oranı PH 7.0'de %90.6 olarak, aynı oranlarda LYE3 bazik boyası için en yüksek giderim oranı ise pH 5.0'de %64.3 olarak bulunmuştur. Bu giderim oranları şelatlayıcı ajanlarla modifiye edilmiş fenton proses etkinliğinin demir iyonları ve hidrojen peroksit derişimi ile ortam pH'ına büyük oranda bağlı olduğu sonucunu göstermiştir. Bununla birlikte, şelat yapısının ve katot kaynaklı indirgeyici türlerin, nötre yakın pH koşullarında kirletici giderim verimliliğini belirleyen başlıca faktörler olduğu anlaşılmaktadır. Bu çalışma sonucu Fenton ve modifiye Fenton proseslerinin, sulu çözeltilerden boyar maddelerin uzaklaştırılmasında çok etkili yöntemler olarak kullanılabilir olduğunu göstermektedir.