Kimyasal oksidasyon prosesleri

Kimyasal oksidasyon, serbest veya bir bile ik yap nda bulunan bir elementin oksidasyon düzeyinin, di er bir ifadeyle de erli inin yükseltilmesi ile sa lan r. Bu prosesler yükseltgenme ve indirgenme prosesleri olarak da bilir. Kimyasal oksidasyonun amac , su içerisinde bulunan bir maddenin kimyasal olarak oksitlenerek karars z son ürüne dönü türülmesidir. Oksitlenme proseslerinde, oksitleyiciler ile boyarmaddenin biyolojik olarak parçalanabilir hale dönü türülmesi sa lan r. Klor, sodyum hipoklorit, ozon ve hidrojen peroksit gibi spesifik oksitleyiciler yükseltgen olarak kullan lmaktad r (Gönder, 2004).

Oksidasyon kimyasal yöntemler içinde en yayg n olarak kullan lan renk giderme yöntemidir. Bunun en büyük nedeni uygulanmas n basit olu udur. Oksidasyon ile boyar maddelerin kromofor gruplar n renksizle tirilmesi ve indirgenen ara ürünlerin biyolojik parçalanmaya uygun hale getirilmesi amaçlanmaktad r.

2.3.2.5.1. Klor

Renkli at ksular klorlu bile iklerle kimyasal oksidasyona tabi tutulabilir. Bu yöntemde, klor, boya molekülünün amino grubuna etki eder ve azo ba n k lmas sa lar (Kocaer ve Alkan, 2002). Netzer ve Miyamoto (1975) klorlaman n rengi azaltt bu kar n aktif çamur prosesleri için toksik ürünler olu turdu unu ve biyolojik ar tman n verimini olumsuz yönde etkiledi ini belirtmi lerdir.

Klorun al ortam üzerindeki olumsuz etkileri dikkate al narak (Slokar ve Marechal, 1998) günümüzde renk giderimi amac yla kullan azalm r.

2.3.2.5. 2. Ozon

Ozon klorlu hidrokarbonlar n, fenollerin, pestisitlerin ve aromatik hidrokarbonlar n parçalanmas nda oldukça etkilidir. Boya içeren at k sular n ozon ile ar nda h z ozonun gaz faz ndan at k suya olan kütle transferi s rlay faktördür. Ayr ca ozonun yar lanma süresinin 20 dakika olmas , tekstil at ksular nda boyarmaddeler d nda tuz, pH ve s cakl k yar lanma süresinin daha da azalmas na sebep olabilir. Bu durum sürekli ozonlama gerektirdi inden maliyeti artt rabilir

(Odaba , 2006). Bununla kar n, ozonun gaz olarak uygulanmas ve baz yöntemler gibi at k çamur olu mamas en önemli avantaj r (Wu ve Wang, 2001).

Ozon, moleküler olarak do rudan veya olu turdu u hidroksil radikaller gibi ikincil oksidantlar ile oksitleme fonksiyonunu yerine getirir (Baig and Liechti, 2001). Tekstil at ksular n ar nda özellikle renk gideriminde yayg n olarak kullan labilen ozon, biyolojik olarak parçalanabilirli inde artt lmas nda kullan labilmektedir. Krull ve ark., (1998) anoksik ve aeorobik biyolojik ar tma tesisi ç sular ozonlamaya tabi tutmu tur. Ozonlama ile biyolojik ar tmada parçalanamayan yüksek moleküllü bile iklerin biyolojik olarak indirgenebilen dü ük moleküllere dönü tü ünü ifade etimi tir. Sevimli ve Sar kaya (2002) ise yapt klar çal mada 300 mg/L ozon dozunda biyolojik parçalanma indeksinin 1.6 kat artt ortaya koymu tur.

Ozon uygulamalar nda, pH de eri art na ba olarak boya oksidasyon h nda art n meydana geldi i ifade edilmektedir (Konsowa, 2003; Azbar ve ark., 2004). Alkali ko ullarda ozonun oksidasyon potansiyeli dü üktür. Ancak, hidroksi radikallerinin olu ma e iliminin fazla olmas sonucu renk gideriminde daha iyi sonuçlar elde edilebilmektedir (Al-Kdasi ve ark., 2004). Bu ifadeye paralel oalrak, hidrolize olmu Reaktif Sar 84 boyar maddesinin oksidasyon h pH de eri 6.1’den 3.2 ye dü tü ünde önemli ölçüde azalm r (Koch ve ark, 2002). Bir ba ka çal mada pH de erinin 2 den 12 ye artt lmas durumunda ise renksizle tirme süresinde %32’lik bir azalma görülmü tür (Konsowa, 2003).

Ozon oksidasyonu ile yüksek renk giderimi elde edilebilmesine kar n, organik madde (KO ) giderim verimi s rl kalmaktad r (Szpyrkowicz ve ark., 2001). Bu durum organik moleküllerin küçük molekül yap lar na parçalansa da tam olarak oksitlenmemesiyle izah edilebilir.

Ozon, hidrojen peroksit katalizörü ile birlikte kullan rsa renk giderim h artar. H2O2/O3kombinasyonu ile renk giderimi direk, metal kompleks, dispers ve mavi reaktif

boyarmaddeler için uygundur. Fakat asit ve k rm dispers boyarmaddeleri içeren at ksulardan renk gideriminde istenilen ar tma performans elde edilememektedir (Gönder, 2004).

Hung-Yee ve Ching-Rong (1995) ozon ile UV n beraber kullan lmas durumunda renk giderimi aç ndan ozonlama ve UV n ayr ayr uygulanmas na nazaran daha verimli oldu unu ifade ederken, Perkowski ve Kos (2003) yapt klar çal mada ozonlama ve ozonlama ile UV n bir arada kullan lmas durumunda renk giderimi aç ndan önemli bir fark olmad belirtmi tir.

2.3.2.5. 3. Fenton prosesi

Fenton ar tma prosesi organik maddenin kimyasal oksidasyonu ve kimyasal koagülasyonundan meydana gelmektedir. Asidik ortam ko ullar alt nda organik madde içeren at ksularda hidrojen peroksit (H2O2) ve Fe+2/Fe+3 kullan lmas sonucunda redoks

reaksiyonlar ile hidroksil radikalleri olu maktad r. Hidroksil radikaller doymam boyarmadde molekülleri gibi organik maddelerle reaksiyona girmekte, böylece kromofor veya boyarmadde molekülünün kromojeni zarar görerek renk kaybolmaktad r. Sevimli (2000), reaktif, direk, metal kompleks ve pigment boyarmaddelerin gideriminde fenton prosesinin iyi sonuçlar verdi ini, buna kar n vat ve kar k boyalar n ar nda uygulanabilir oldu unu ancak dispers boyalarda istenilen sonuçlar n elde edilemedi ini ifade etmi tir. Buna paralel olarak, Reaktif boyarmaddelerin gideriminde dispers boyarmaddelere göre daha verimli oldu u reaktif boyalar n yüksek çözünürlülü ü ile ifade edilmi tir (Kim ve ark., 2004). Szpyrkowicz ve ark. (2001), Fenton proses ile dispers boyalar için elde etti i yüksek renk gideriminin reaktif ve direkt boya için elde edilen sonuca benzer oldu unu ve Fenton prosesin boya tipinden etkilenmedi ini belirtmi tir. Kusic ve ark. (2006), antraquinon ve azo kromoforlu iki reaktif boyan n Fenton ve Fenton-benzeri yöntemlerle renk giderimini ara rm lard r. Renk gideriminin boyan n yap ndan etkilenmedi ini ifade etmi tir. Gökku ve Ciner (2010) fenton prosesi kullanarak yapt klar çal mada Dispers K rm 167 ve Dispers Sar 119 boyarmaddelerinden kaynaklanan rengi gidermi lerdir. Bu boyarmaddeler için s ras yla % 97.2, %99.7 renk giderim verimi elde etmi tir.

Fenton reaksiyonunun oksitleyici gücü, UV yla büyük ölçüde artt labilmektedir. UV n varl nda gerçekle en Fenton prosesi, foto-fenton prosesi olarak adland lmaktad r.

Reaktif Siyah 5 boyarmaddesi içeren at ksudan klasik ve foto-fenton prosesleri ile renk ve organik madde (TOK) giderim verimleri aç ndan kar la lm r. Renk giderim verimleri klasik fenton için % 97.5 foto-fenton için % 98.1 oldu undan renk giderim verimleri aç ndan her iki proses aras nda önemli bir fark olmad ifade edilmi tir. Ancak organik madde giderimleri kar la ld nda, Uv ile oksidasyon gücü artt larak olu turulan foto-fenton prosesi % 46.4 TOK verimi ile % 21.6 TOK verimi elde edilen klasik fenton prosesine önemli bir üstünlük sa lam r (Lucas ve Peres, 2006).