Fotokimyasal ve elektrokimyasal yöntemlerle atık sulardaki organik maddelerin oksidasyonu

Abstract

Bu çalışmada, fotokimyasal ve elektrokimyasal yöntemlerle atık sularda bulunan organik maddelerin oksidasyonu için en uygun elektrot'un tasarımı hedeflenmiştir. Bu amaçla, ilk aşamada anodizasyon tekniği ile aluminyum levha üzerinde ideal altıgen yapıya sahip nanoporöz alümina (NPA) alt tabanlıklarını sentezlemek için uygun anodizasyon koşulları araştırılmıştır. NPA elektrotların gelişimi üzerinde çeşitli anodizasyon elektrolitlerin ve sürelerin etkisi ayrıntılı olarak FE-SEM tekniği kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca, NPA'nın ıslanabilirlik ve mekanik özellikleri, termal kararlılıkları sırasıyla temas açısı, mikro sertlik ve termogravimetrik TGA/DTA analiz teknikleriyle araştırılmıştır. Belirlenen optimum koşullarda oluşturulan NPA elektrotları SnO2 ve InSnO2 yarıiletkenleri ile farklı yöntemler kullanarak kaplanmıştır. Hazırlanan NPA-SnO2 ve NPA-InSnO2 fotokatalizörleri ile metil oranjın (MO)'ın fotokimyasal oksidasyonu UV ışığı altında gerçekleştirilmiştir. Başlangıç boya derişimi, pH, sıcaklık ve tekrar kullanılabilirlik gibi parametrelerin etkileri izlenmiştir. Deneysel verilerin kinetik analizi sonucunda Ea, ΔH, ΔS ve ΔG gibi termodinamik parametreler hesaplanmıştır. Fotokimyasal oksidasyon işleminde MO'ın % giderim verimi en yüksek NPA-InSnO2 fotokatalizörü varlığında elde edildiği belirlenmiştir. Elektrokimyasal oksidasyon işlemi ise NPA-InSnO2 fotokatalizörü ile 20 mg/L MO+ 0,1M NaCl içerisinde farklı potansiyeller (0,5-1V) uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Uygulanan potansiyellere göre NPA-InSnO2 elektrotun en az tahrip olduğu potansiyel değeri olarak 0,5 V seçilmiştir.

In this study, it is aimed to design the most suitable electrode for the oxidation of organic matter in wastewater by photochemical and electrochemical methods. For this purpose, suitable anodization conditions were investigated for the synthesis of Nanoporous alumina (NPA) with the ideal hexagonal structure on the aluminum plate by anodization technique. The effect of various anodization electrolytes and times on the development of NPA electrodes was investigated using FE-SEM technique. In addition, the wettability, thermal stability and mechanical properties of NPA were investigated by contact angle, microhardness, and thermogravimetric TGA / DTA analysis techniques, respectively. The NPA electrodes formed under optimum conditions were prepared using different coating methods with SnO2 and InSnO2 semiconductors. The photochemical oxidation of methyl orange (MO) with NPA-SnO2 and NPA-InSnO2 photocatalysts was performed under UV light. The effects of initial dye concentration, pH, temperature and reusability parameters were monitored. As a result of the kinetic analysis of experimental data, thermodynamic parameters such as Ea, ΔH, ΔS, and EG were calculated. As a result, it was determined that MO% was obtained in the presence of the highest removal efficiency of NPA-InSnO2. The electrochemical oxidation process was performed by applying different potentials (0.5-1V) in 20 mg / L MO + 0.1 M NaCl with NPA-InSnO2 photocatalyst. The most suitable potential value for electrode is 0.5 V.