Resorsinolün elektrokimyasal degradasyonunun incelenmesi

Abstract

Kimyasal kirleticilerin endüstriyel atıksularda en fazla bulunan türleri fenoller ve fenol bileşikleridir. Fenol ve türevleri birçok kimyasal proseste, ürün ve hammadde olarak ya da endüstriyel atıklar içinde bulunurlar. Fenollerin birçoğu toksik bileşiktir ve bir kısmı tehlikeli atık, bir kısmı ise kanserojen olarak sınıflandırılmıştır. Bu nedenle, resorsinol içeren ve AB sınıflandırmasında tehlikeli kategorisinde yer alan endüstriyel atıksu etkili bir yöntemle arıtılmalıdır. Literatürde, resorsinolün degradasyonu için anaerobik biyodegradasyon, elektrokimyasal oksidasyon, adsorpsiyon ve katalitik oksidasyon yöntemlerinin araştırıldığı bilinmektedir. Elektrokimyasal arıtım teknolojileri, çevre sorunlarının çözümünde kimyasal işlemlerin aksine atık hacmini artırmayan proseslerdir. Genellikle oda sıcaklığında çalışan elektrokimyasal uygulamalar seçimli ayırma ve geri kazanım sağlar. Reaksiyonlar üzerinde, uygulanan potansiyel farkı veya akım yoluyla kontrol sağlanır ve reaksiyon mekanizması güç kaynağı kontrolüyle izlenerek istenmeyen koşullar önlenebilir. Bu tezde resorsinol içeren atıksuyun elektrokimyasal oksidasyonla arıtımı hedeflenmiştir. Çalışma süresince gerçekleştirilen deneylerde resorsinol konsantrasyonu, akım yoğunluğu, elektrolit derişimi ve reaksiyon sıcaklığı işletim parametrelerinin elektrokimyasal oksidasyon üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Elde edilen veriler cevap yüzey yöntemi uygulanarak optimize edilmiş ve optimum koşullarda reaksiyon kinetiği belirlenmiştir. Optimum işletim koşullarında gerçekleştirilen kinetik çalışmada, resorsinolün elektrokimyasal degradasyon reaksiyonunun derecesi 0.9, 34°C?de reaksiyon hız sabiti 0.0329 mg0.1L-0.1dak-1, reaksiyonun aktivasyon enerjisi 5.24 kJ/mol ve Arrhenius sabiti 0.216 mg0.1L-0.1dak-1 olarak belirlenmiştir. Optimum işletim koşullarında %89.0 kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderimi sağlanmış ve enerji tüketimi 139.7 kWh/kg KOİ giderimi olarak hesaplanmıştır. Çalışmada resorsinolün elektrokimyasal yöntemle arıtılması başarıyla sağlanmıştır.Anahtar Kelimeler: Resorsinol, Elektrokimyasal Degradasyon, Atıksu Arıtımı, Bor-doplanmış Elmas Elektrot, Cevap Yüzey Yöntemi.Danışman: Doç. Dr. Bahadır Kürşad KÖRBAHTİ, Mersin Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı.

The major chemical pollutants that can be found in industrial wastewaters are phenols and its derivatives. Phenols and its derivatives can be found in chemical processes as a product, raw material, or in the wastes of industrial facilities. Most of the phenols are toxic, and some of them are classified as hazardous waste and carcinogen. Therefore, resorcinol containing wastewater, which was reported as hazardous in EU classification, should be treated with an effective method. In the literature, anaerobic biodegradation, electrochemical degradation, adsorption, and catalytic oxidation methods was applied for resorcinol degradation. Electrochemical treatment technologies are the processes in solving environmental problems that do not increase the waste volume such as chemical treatments. The electrochemical applications usually work in room temperature, and provide selective separation and recovery. The reactions easily control by applied potential difference and current; and undesired conditions can prevent by monitoring the reaction mechanism with power supply control. The aim of this thesis was electrochemical oxidation of wastewater containing resorcinol. In the study, the effects of operating parameters such as resorcinol concentration, current density, electrolyte concentration and reaction temperature were investigated on the electrochemical oxidation. The response surface methodology (RSM) was used for the experimental optimization of the batch runs, and the reaction kinetics was obtained at the optimized reaction conditions. In the electrochemical degradation of resorcinol, reaction order, specific reaction rate constant, actication energy, and Arrhenius constant were calculated as 0.9, 0.0329 mg0.1L-0.1min-1 , 5.24 kJ/mol, and 0.0216 mg0.1L-0.1min-1 , respectively. In the optimum operating conditions, COD removal and mean energy consumption were obtained as 89% and 139.7 kWh/kg COD removed, respectively. In the study, the electrochemical oxidation of resorcinol was successfully accomplished. Key Words: Resorcinol, Electrochemical Degradation, Wastewater Treatment, Boron-doped Diamond Electrode, Response Surface Methodology.Advisor: Assoc. Prof. Dr. Bahadır Kürşad KÖRBAHTİ, Chemical Engineering Department, University of Mersin.Advisor: Assoc. Prof. Dr. Bahadır Kürşad KÖRBAHTİ, Chemical Engineering Department, University of Mersin.