C.I. Reactive Red 120 Boyarmaddesinin Foto-Fenton Oksidasyon Prosesi ile Gideriminin İncelenmesi

Aslı Berktaş*, Feyza Omaç, Özlem Esen Kartal

İnönü Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Malatya, 44280 * asli.berktas@gmail.com

ÖZET— Bu çalışmada C.I. Reactive Red 120 (RR120) azo boyarmaddesinin Foto-Fenton (Fe2+/H2O2/UV) OksidasyonProsesi ile % RR120 giderimi ve giderime etki eden Fe2+ ve H2O2 derişimleri gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Buna göre; pH=3.0 değerinde ve 120 dakikalık bir reaksiyon süresi sonunda 50 µM Fe2+ ve 0.8375 mM H2O2 derişim değerlerinde en yüksek giderim elde edilmiştir. Elde edilen bu sonuçlar diğer ileri oksidasyon prosesleri ile karşılaştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler: foto-fenton, ileri oksidasyon prosesleri, reactive red 120

1. GİRİŞ

Su kirliliğinin temel kaynaklarından birisi olan endüstriyel atıksular, suda yaşayan canlılar ve insan sağlığı için tehlike oluşturmaktadır. Son yıllarda atık su arıtımına yönelik, hidroksil radikallerinin (OH.) oluşumuna dayanan İleri Oksidasyon Prosesleri (İOP) geliştirilmiştir. İOP’leri, OH. ‘lerin yüksek oksidasyon özelliğinden dolayı organik kirleticilerin gideriminde yaygın olarak kullanılmaktadır. İOP’leri Fe2+/H2O2/UV (Foto-Fenton), Fe2+/H2O2 (Fenton), H2O2/UV, TiO2/UV ve O3/UV prosesleri şeklinde sınıflandırılabilir. UV-C ışığının varlığında gerçekleşen Fenton prosesi, Foto-Fenton prosesi olarak adlandırılmaktadır [1-2]. Bu çalışmada C.I. Reactive Red 120 azo boyarmaddesinin Foto-Fenton prosesi ile giderimi incelenmiştir.

2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

C.I. Reactive Red 120 (RR120; DyStar) azo boyarmaddesinin Foto-Fenton oksidasyon yöntemi ile gideriminde, deneyler Şekil 1’de görülen 1 L hacimdeki camdan yapılmış ceketli bir fotoreaktörde gerçekleştirilmiştir. 50 ppm derişiminde hazırlanan boyarmadde çözeltisi fotoreaktöre eklenerek 120 dakikalık reaksiyon süresi boyunca manyetik karıştırıcıda karıştırılmıştır. 8 W gücünde 3 adet UV-C (Osram, G8T5) lamba fotoreaktörün üst kısmına yerleştirilmiştir. 0.8375 mM derişiminde sabit tutulan H2O2 (% 35; Merck) için; 0, 25, 50, 150 ve 350 µM derişimlerinde Fe2+ (FeSO4.7H2O; Surechem Products) kullanılarak deneyler yapılmıştır. Daha sonra ise Fe2+ derişimi 50 µM ’da sabit tutularak 0.4187 mM ve 1.67 mM derişimlerinde H2O2 ile % RR120 giderimi incelenmiştir. Deneyler pH=3.0 değerinde gerçekleştirilmiş ve deney boyunca sıcaklık ± 21oC‘de sabit tutulmuştur. Elde edilen optimum değerlerde aynı deney koşulları kullanılarak H2O2/UV ve TiO2/UV prosesleriyle deneyler yapılmıştır. Reaksiyon süresince belirli zaman aralıklarında sistemden alınan örneklerde RR120 boyarmadde derişimi

3. Ulusal Kimya Mühendisliği Öğrenci Kongresi 2-4 Mayıs 2015, Avcılar/İSTANBUL

57

UV-1800 Shimadzu UV-VIS Spektrofotometresi ile belirlenmiş ve % RR120 giderimi hesaplanmıştır.

3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA

Foto-Fenton oksidasyon deneylerinde, 120 dakika sonunda elde edilen % RR120 giderimine [Fe2+]’in etkisi Şekil 2’de verilmiştir. 0.8375 mM derişiminde sabit tutulan H2O2 için en yüksek giderim 50 µM Fe2+ derişiminde % 91 olarak elde edilmiştir. 50 µM Fe2+ değerinden daha yüksek derişimlerde ise giderimin azaldığı gözlenmiştir. Bu da ortamdaki fazla Fe2+ iyonunun OH. ile yeniden reaksiyona girerek çökme ürünü oluşturduğunu göstermektedir [1]. H2O2’in etkisi incelendiğinde Şekil 3’te görüldüğü gibi, H2O2 derişimi arttıkça gideriminin arttığı görülmüş ve 1.67 mM derişim değerinde % 100 giderim elde edilmiştir. H2O2 derişiminin artmasıyla OH.

‘lerinin miktarı arttığından giderim de artmaktadır [1].

H2O2/UV oksidasyon prosesi için aynı deney koşullarında 0.8375 mM derişiminde H2O2

kullanıldığında % RR120 giderimi % 31 bulunmuştur. TiO2/UV oksidasyon prosesinde ise % 100 giderim elde edilmiş ve bunun % 94’ü adsorpsiyonla sağlanmıştır.

KAYNAKLAR

[1] M.M. Alnuaimi, M.A. Rauf, S.S. Ashraf, A comparative study of Neutral Red decoloration by photo-Fenton and photocatalytic processes, Dyes and Pigments, 76 ( 2008) 332–337.

[2] Y.Xu, Comparative studies of the Fe3+/2+–UV, H2O2–UV, TiO2–UV/vis systems for the decolorization of a textile dye X-3B in water, Chemosphere, 43 ( 2001) 1103–1107.

Şekil 2. % RR120 giderimine [Fe2+]’in etkisi Şekil 3. % RR120 giderimine [H2O2]’in etkisi [H2O2]= 0.8375 mM, pH= 3.0 [Fe2+]= 50 µM, pH= 3.0

0

20

40

60

80

100

0 100 200 300 400[Fe2+] miktarı (µM)

% G

ider

im

0

20

40

60

80

100

0 0,5 1 1,5 2[H2O2] miktarı (mM)

% G

ider

im

Şekil 1. Deney Düzeneği (a) Manyetik Karıştırıcı (b) Ceketli Cam Reaktör (c) Lamba (d) Sıcaklık Probu (e) pH Metre (f) Su giriş-çıkışı

3. Ulusal Kimya Mühendisliği Öğrenci Kongresi 2-4 Mayıs 2015, Avcılar/İSTANBUL

58