Boyar madde içeren suların heterojen fotokatalitik arıtımında zeolit yapılı plakaların katalizör olarak kullanılması

Abstract

Bu çalışmada; doğal kayaç minerallerden olan zeolit, heterojen fotokatalizör olarak geliştirilmiş ve foto-Fenton prosesi ile boyar madde içeren çözeltilerin arıtımında kullanılmıştır.Deneysel çalışmada, Balıkesir/Bigadiç yöresine ait zeolit kayaç mineralleri, öncelikle yaklaşık 3cm×3cm×0.5cm ebatlarında kesilerek uygun plaka haline getirilmiştir. Plakalar daha sonra saf asetonda çözülmüş FeCl3/zeolit oranlarına göre hazırlanmış çözeltiler yardımıyla Fe+3 ile modifiye edilmiş ve heterojen katalizör haline getirilmişlerdir. Sonrasında UVA ışınları veren 6 lambanın bulunduğu Pyrex kolon fotoreaktör sisteminde Acid Orange 7 (AO7) boyar maddesi içeren çözeltilerin gideriminde heterojen foto-Fenton reaksiyonları ile, plakalar foto katalizör olarak test edilmiştir. AO7 boyar madde çözelti konsantrasyonları fotometrik absorbans verileri ölçülerek incelenmiş ve renk giderim verimleri belirlenmiştir. Heterojen foto-Fenton proses parametreleri olarak; pH, sıcaklık, H2O2 yükü, boyar madde konsantrasyonu ve Fe+3/zeolit (mg/g) yükleme oranları çalışılmıştır. Bu çalışmalarda optimum koşullar; 35⁰C, pH 3 ve 20 mmol H2O2 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca zeolit üzerine yüklenen farklı demir oranları olarak hazırlanan 1/10 ve 1/20 (g/g) FeCl3/zeolit aseton çözeltileri ile yapılan yükleme çalışmaları sonucunda sırasıyla 18.9 mg ve 9.6 mg Fe+3/g zeolit yükleme oranları bulunmuştur. Renk giderimi yanında ayrıca toplam organik karbon giderimi, 18.9 mg Fe+3/g zeolit yükleme oranındaki plakalar kullanılarak denenmiş ve giderim veriminin %20.6 olduğu bulunmuştur. Fe+3 çözeltisi ile modifiye edilmiş zeolit kayaç plakaların proseste tekrar kullanım verimi incelenmiş ve aynı plakaların Fe+3 yükleme yapılmadan tekrar kullanımında renk giderim veriminin önemli ölçüde düştüğü gözlenmiş, yeniden Fe+3 yüklendikten sonra ise verimin ilk kullanıma göre daha da arttığı görülmüştür.

In this study, the natural zeolite rock minerals was developed as heterogeneous photocatalysts and was investigated for the treatment of dye solutions by using the photo-Fenton process.In experimental studies, zeolite rock minerals originated from Balıkesir/Bigadiç region was primarily cut to about 3cm x 3cm x 0.5cm dimentional size and was transformed into the appropriate plate. Plates were then modified with Fe+3 containing solutions which were prepared in pure acetone according to the weight ratio of FeCl3/Zeolite and became heterogeneous catalysts. Then, the rock plates were tested as a photocatalyst for the removal of Acid Orange 7 (AO7) containing dye solutions by heterogeneous photo-Fenton reaction process using a Pyrex column photoreactor system surrounded by the 6 UVA irradiating lamps assembly. Color removal efficiencies of AO7 dye solutions was examined by measuring the maximum absorbance values using a spectrophotometer and was determined as concentration percentage. pH, temperature, H2O2 dosage, the dye concentration, and Fe+3/zeolite (mg/g) loading rates were performed and followed as Heterogeneous photo-Fenton process parameters. The optimum conditions were then determined as following; 35⁰C, pH 3 and 20 mmol H2O2. Iron loading studies were carried out in a shaker using 1/10 and 1/20 (g/g) FeCl3/zeolite ratios in acetone and amount of iron loaded onto the zeolite was found as 18.9 and 9.6 mg/g Fe+3/zeolite, respectively. On the other hand for mineralization studies total organic carbon removal was performed using catalysts with 18.9 mg/g Fe+3/zeolite loading ratio and removal efficiency was found as %20.6. Reuse efficiency of Zeolite rock plates modified with Fe+3 solutions was also examined in the process and the color removal efficiency was seen to drop off significantly on using same plates without Fe+3 loading. But the same plates were then remodified with Fe+3 solutions for 2nd and 3rd run and the color removal efficiencies were increased further compared to the first run.