Atıksu pH’nın Etkisi

Fotokatalitik oksidasyon prosesinde pH oksidasyon verimi oldukça etkilemektedir (Rizzo ve diğ., 2013). pH’ın fotokatalitik oksidasyon prosesine etkisi TiO2 katalizörünün izoelektrik noktası ile ilgili olup, TiO2 katalizörünün izoelektirk noktası (pHPZC) pH 6,5-6,8 arasındadır. TiO2 katalizörü pH>pHPZC yani bazik durumlarda TiO2 katalizörünün yüzeyi pozitif yüklenirken, pH<pHPZC yani asidik durumlarda TiO2 katalizörünün yüzeyi negatif yüklenmektedir.

pH farklılıklarının tekstil atıksuyu giderimine etkisininin belirlenmesi amacıyla fotokatalitik ileri oksidasyon prosesinde pH 3, 5, 7, 9, 11 olmak üzere 5 farklı pH değeri kullanılmıştır. Farklı TiO2 konsantrasyonları ile yapılan çalışmalarda optimum TiO2 konsantrasyonu 2 g/L olarak elde edildiğinden farklı pH değerlerinde çalışmalar 2 g/L TiO2 konsantrasyonunda gerçekleştirilmiştir. pH değişimine bağlı olarak fotokatalitik ileri oksidasyon prosesinde KOİ/KOİ0 değerinin zamana bağlı değişimi Şekil 4.10’de ve KOİ giderim veriminin zamana bağlı değişimi Şekil 4.11’de verilmiştir. Çalışmada numunelerin 15 dakika karanlıkta bekletilmesi ile yapılan adsorpsiyon prosesinde en düşük adsorpsiyon pH 11 değerinde gerçekleşmiştir. pH değeri azaldıkça adsorpsiyonun arttığı ve en yüksek adsorpsiyon pH 3 değerinde

%16 KOİ giderimi ile gerçekleşmiştir. Farklı pH değerlerinde elde edilen KOİ giderim verimleri Şekil 4.12’de verilmiştir. pH 5-7-8 değerlerinde zamana bağlı olarak KOİ konsantrasyonu değişiminin ve KOİ giderim verimlerinin birbirine yakın olduğu görülmüştür. En yüksek KOİ giderim verimi pH 5 değerinde %45 olarak elde edilirken, pH 3 ve 11 değerlerinde fotokatalitik oksidasyon prosesinin verimli çalışmadığı ve KOİ giderim veriminin %10 civarında kaldığı görülmektedir.

29 ġekil 4.10: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda KOİ/KOİ0 değerinin zamana

bağlı değişimi (TiO2 = 2 g/L)

ġekil 4.11: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda KOİ giderim veriminin zamana bağlı değişimi (TiO2 = 2 g/L)

30 ġekil 4.12: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda KOİ giderim verimi (TiO2 = 2

g/L)

Farklı pH değerlerinin 254 nm dalga boyunda oluşan organik maddelerin (UV254) giderim verimi incelendiğinde ise KOİ gideriminde elde edilen sonuçlara paralel sonuçlar gözlenmiştir. Şekil 4.13’de pH 11 değerinde UV254 giderim veriminin az olduğu ancak diğer pH değerlerinde birbirine yakın değerlerde değiştiği görülmektedir. En yüksek UV254 giderimi pH 5 değerinde gözlenmiş olup, UV254

giderimi %82 olarak elde edilmiştir (Şekil 4.14). pH 3, 7, 9 ve 11 değerlerinde UV254

giderimi sırasıyla %75, 70, 73 ve 32 olarak elde edilmiştir.

ġekil 4.13: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda (UV254)/(UV254)0 değerinin zamana bağlı değişimi (TiO2 = 2 g/L)

31 ġekil 4.14: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda UV254 giderim verimi (TiO2 = 2

g/L)

Farklı pH değerlerinde elde edilen renk giderimlerinin zamana bağlı olarak değişimi UV436 içinŞekil 4.15’de, UV525 için Şekil 4.16’da ve UV620 için Şekil 4.17’de verilmiştir. Tüm pH değerlerinde fotokatalitik oksidasyon uygulamasında UV436, UV525

ve UV620 dalga boylarında zamana bağlı olarak artışlar gözlenmesine rağmen, 90 dakikalık fotokatalitik oksidasyon sonunda UV436, UV525 ve UV620 dalga boylarında önemli bir azalma gözlenmektedir. pH 11 değerinde önemli bir renk giderimi gözlenmemesine rağmen diğer pH değerlerin renk değerlerinin sıfıra yakın olduğu görülmüştür.

ġekil 4.15: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda (UV436)/(UV436)0 giderim verimi (TiO2 = 2 g/L)

32 ġekil 4.16: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda (UV525)/(UV525)0 giderim verimi

(TiO2 = 2 g/L)

ġekil 4.17: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda (UV620)/(UV620)0 giderim verimi (TiO2 = 2 g/L)

Tekstil endüstrisi arıtılmış atıksuyunun RES-436, RES-525 ve RES-620 değerleri sırasıyla 16±3, 23±3 ve 14±2 m^-1 olarak elde edilmiştir. Farklı pH değerlerinin renk giderimine etkisi incelendiğinde ise; pH 11 değerinde elde edilen sonuçlar diğer pH değerlerinde elde edilen sonuçlara göre daha yüksek olmasına rağmen, tüm pH değerlerinde 180 dakikalık fotokatalitik ileri oksidasyon prosesi ile

33 Avrupa Normuna göre belirlenen 436 nm için 7 m^-1, 525 nm için 5 m^-1, 620 nm için 3 m^-1 RES limitlerinin altında olduğu görülmüştür (Şekil 4.18).

ġekil 4.18: Farklı pH değerlerinde fotokatalik oksidasyon sonunda elde edilen renk değerleri (TiO2 = 2 g/L)

4.1.1.2. ZnO Katalizörü ile Tekstil Atıksuyunun Giderilmesi 4.1.1.2.1. ZnO Katalizörü Konsantrasyonunun Etkisi

ZnO katalizörü konsantrasyonunun tekstil atıksuyu giderimine etkisininin belirlenmesi amacıyla fotokatalitik ileri oksidasyon prosesinde 0,5-1,0-1,5-2,0-3,0-4,0 g/L olmak üzere 6 farklı ZnO katalizör konsantrasyonu kullanılmıştır. Farklı ZnO konsantrasyonlarında zamana bağlı olarak KOİ/KOİ0 değişimi Şekil 4.19’da verilmiştir. Ayrıca 6 farklı ZnO konsantrasyonunda zamana bağlı olarak KOİ giderim verimi değişimi Şekil 4.20’de ve ZnO konsantrasyonu değişimine bağlı olarak elde edilen KOİ giderim verimleri Şekil 4.21’de verilmiştir. Fotokatalitik oksidasyon prosesine başlamadan önce 15 dakika karanlıkta adsorpssiyon yapılması ile farklı ZnO konsantrasyonlarında farklı adsorpsiyon giderimleri elde edilmiştir. Şekilde de görüldüğü gibi farklı ZnO konsantrasyonu uygulamalarında KOİ giderim veriminde fazla bir değişim olmamış ve 0,5-4 g/L ZnO katalizör ilavesinde KOİ giderim verimi

%9-14 aralığında değişim göstermiştir.

34 ġekil 4.19: Farklı ZnO katalizör konsantrasyonlarında tekstil atıksuyunda KOİ/KOİ0

değerinin zamana bağlı değişimi

ġekil 4.20: Farklı ZnO katalizör konsantrasyonlarında tekstil atıksuyunda KOİ giderim veriminin zamana bağlı değişimi

35 ġekil 4.21: Farklı ZnO katalizör konsantrasyonlarında tekstil atıksuyunda KOİ

giderim verimi

Farklı ZnO konsantrasyonlarında 254 nm dalga boyunda oluşan organik maddelerin (UV254) giderim verimi incelendiğinde ise UV254 nm’deki giderimin KOİ gideriminden daha fazla olduğu görülmüş ve 2,0 g/L ZnO konsantrasyonunda en yüksek UV254 giderim verimi gözlenmiştir (Şekil 4.22). 2,0 g/L ZnO konsantrasyonunda %33 giderim elde edilirken, 0,5; 1,0, 3,0 ve 4,0 g/L ZnO konsantrasyonlarında UV254 nm dalga boyunda oluşan organik maddelerin giderim verimleri ise sırasıyla % 17, 20, 16 ve 25 olarak elde edilmiştir (Şekil 4.23).

ġekil 4.22: Farklı ZnO katalizör konsantrasyonlarında tekstil atıksuyunda (UV254)/(UV254)0 değerinin zamana bağlı değişimi

36 ġekil 4.23: Farklı ZnO katalizör konsantrasyonlarında tekstil atıksuyunda UV254

giderim verimi

Farklı ZnO konsantrasyonlarında elde edilen renk giderimlerinin zamana bağlı olarak değişimi UV436 için Şekil 4.24’de, UV525 için Şekil 4.25’de ve UV620 için Şekil 4.26’da verilmiştir. Tüm ZnO konsatrasyonlarında fotokatalitik prosesinin 120.

dakikasından sonra renk değerlerinde azalmalar gözlenmiştir.

ġekil 4.24: Farklı ZnO katalizör konsantrasyonlarında tekstil atıksuyunda (UV436)/(UV436)0 giderim verimi

37 ġekil 4.25: Farklı ZnO katalizör konsantrasyonlarında tekstil atıksuyunda

(UV525)/(UV525)0 giderim verimi

ġekil 4.26: Farklı ZnO katalizör konsantrasyonlarında tekstil atıksuyunda (UV620)/(UV620)0 giderim verimi

Tekstil endüstrisi arıtılmış atıksuyunun RES-436, RES-525 ve RES-620 değerleri sırasıyla 16±3, 22±3 ve 14±2 m^-1 olarak elde edilmiştir. Farklı ZnO konsantrasyonlarının renk giderimine etkisi incelendiğinde ise; 180 dakika fotokatalitik oksidasyon sonunda RES-436, RES-525 ve RES-626 değerlerinin yüksek olduğu gözlenirken, sadece 2,0 g/L ZnO konsantrasyonunda 180 dakikalık fotokatalitik ileri oksidasyon prosesi sonunda, Avrupa Normuna göre belirlenen 436 nm için 7 m^-1, 525 nm için 5 m^-1, 620 nm için 3 m^-1 RES limitleri altına düşmüştür (Şekil 4.27).

38 ġekil 4.27: Farklı ZnO katalizör konsantrasyonlarında fotokatalik oksidasyon

sonunda elde edilen renk değerleri

Farklı ZnO konsantrasyonlarında KOİ, UV254 ve renk giderimleri incelendiğinde en yüksek giderimlerin 2,0 g/L ZnO konsantrasyonlarında elde edildiği ve arıtılmış tekstil atıksuyu için optimum ZnO konsantrasyonun 2,0 g/L olduğu belirlenmiştir.

4.1.1.2.2. Atıksu pH’nın Etkisi

Fotokatalitik oksidasyon proseslerinde kullanılan katalizörün izoelektrik noktasında bağlı olarak kirletici giderim verimine pH değeri etki etmektedir. ZnO katalizörünün izoelektirk noktası (pHPZC) pH 9,0 olup, ZnO katalizörü pH>pHPZC iken ZnO katalizörünün yüzeyi negatif yüklenirken, pH<pHPZC iken ise ZnO katalizörünün yüzeyi pozitif yüklenmektedir (Abdollahi ve diğ., 2014).

pH farklılıklarının tekstil atıksuyunun ZnO katalizörü ile fotokatalitik oksidasyon prosesi ile giderimine etkisininin belirlenmesi amacıyla pH 3, 5, 7, 9, 11 olmak üzere 5 farklı pH değeri kullanılmıştır. Farklı ZnO konsantrasyonları ile yapılan çalışmalarda optimum ZnO konsantrasyonu 2 g/L olarak elde edildiğinden farklı pH değerlerinde çalışmalar 2 g/L ZnO konsantrasyonunda gerçekleştirilmiştir. pH değişimine bağlı olarak fotokatalitik ileri oksidasyon prosesinde KOİ/KOİ0 değerinin zamana bağlı değişimi Şekil 4.28’de ve KOİ giderim veriminin zamana bağlı değişimi Şekil 4.29’da verilmiştir. Çalışmada numunelerin 15 dakika karanlıkta bekletilmesi ile yapılan adsorpsiyon prosesinde pH artması ile ZnO adsorpsiyonunun arttığı ancak pH 11 değerinde ise azaldığı görülmüşür. En yüksek adsorpsiyon pH 8 ve pH 9 değerlerinde %10-13 olarak gerçekleşmiştir. Farklı pH değerlerinde elde edilen KOİ giderim verimleri Şekil 4.29’de verilmiştir. pH 7-9 aralığında ZnO katalizörü ile KOİ giderim veriminin arttığı ancak pH 11 değerinde KOİ giderim veriminin düştüğü gözlenmiştir. En yüksek KOİ giderim verimi pH 9 değerinde %23 olarak elde

39 edilmiştir (Şekil 4.30). pH 3, 5, 7 ve 11 değerlerin KOİ giderim verimi sırasıyla % 8, 6, 8 ve 9 olarak elde edilmiştir.

ġekil 4.28: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda KOİ/KOİ0 değerinin zamana bağlı değişimi (ZnO = 2 g/L)

ġekil 4.29: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda KOİ giderim veriminin zamana bağlı değişimi (ZnO = 2 g/L)

40 ġekil 4.30: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda KOİ giderim verimi (ZnO = 2

g/L)

Farklı pH değerlerinin 254 nm dalga boyunda oluşan ara ürünlerin (UV254) giderim verimi incelendiğinde ise KOİ gideriminde elde edilen sonuçlara paralel sonuçlar gözlenmiştir. Şekil 4.31’de görüldüğü üzere pH 7-9 aralığında UV254 giderimi artmış ancak pH 11’de azalmıştır. 180 dakikalık fotokatalitik oksidasyon sonunda UV254 giderimi pH 7, pH 8, ve pH 11 değerlerinde sırasıyla, %17, %33 ve %52 olarak gözlenmiştir. En yüksek UV254 giderimi pH 9 değerinde gözlenmiş olup, UV254

giderimi %62 olarak elde edilmiştir (Şekil 4.32).

ġekil 4.31: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda (UV254)/(UV254)0 değerinin zamana bağlı değişimi (ZnO = 2 g/L)

41 ġekil 4.32: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda UV254 giderim verimi (ZnO = 2

g/L)

Farklı pH değerlerinde elde edilen renk giderimlerinin zamana bağlı olarak değişimi UV436 için Şekil 4.33’de, UV525 için Şekil 4.34’de ve UV620 için Şekil 4.35’de verilmiştir. Tüm pH değerlerinde fotokatalitik oksidasyon uygulamasında UV436, UV525

ve UV620 dalga boylarında zamana bağlı olarak artışlar gözlenmesine rağmen, 90 dakikalık fotokatalitik oksidasyon sonunda UV436, UV525 ve UV620 dalga boylarında önemli bir azalma gözlenmektedir. Ayrıca pH 9 ve pH 11 değerlerinde diğer pH değerlerine göre önemli derecede renk giderimi gözlenmektedir. 180 dakikalık fotokatalitik oksidasyon sonunda pH 9 ve 11 değerlerinde renk (UV436)/(UV436)0, (UV525)/(UV525)0 ve (UV620)/(UV620)0 oranlarının sıfıra yakın olduğu görülmüştür.

ġekil 4.33: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda (UV436)/(UV436)0 giderim verimi (ZnO = 2 g/L)

42 ġekil 4.34: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda (UV525)/(UV525)0 giderim verimi

(ZnO = 2 g/L)

ġekil 4.35: Farklı pH değerlerinde tekstil atıksuyunda (UV620)/(UV620)0 giderim verimi (ZnO = 2 g/L)

Tekstil endüstrisi arıtılmış atıksuyunun RES-436, RES-525 ve RES-620 değerleri sırasıyla 15±1, 20±2 ve 13±1 m^-1 olarak elde edilmiştir. Farklı pH değerlerinin renk giderimine etkisi incelendiğinde ise; 180 dakikalık ZnO katalizörü ve fotokatalitik ileri oksidasyon prosesi ile pH 3 ve pH 5 değerlerinde Avrupa Normunda belirtilen değerlerin üzerinde sonuçlar elde edilirken, pH 7 ve üzeri değerlerde Avrupa Normuna göre belirlenen 436 nm için 7 m^-1, 525 nm için 5 m^-1, 620 nm için 3 m^-1 RES limitlerinin altında olduğu görülmüştür (Şekil 4.36). pH 9 ve pH 11 değerlerinde ise RES-436, RES-525 ve RES-620 değerleri sıfıra yakın elde edilmiştir.

43 ġekil 4.36: Farklı pH değerlerinde fotokatalik oksidasyon sonunda elde edilen renk

değerleri (ZnO = 2 g/L)

4.1.1.3. Optimum ġartlar için TiO2 ve ZnO Katalizörü ile Fotokatalitik