Heterojen fotokatalitik degradasyon aromatik kirleticilerin sulu TiO2 suspansiyonlarında foto katalitik degradasyon kinetiğinin incelenmesi
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 67842
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEKİYE ÇINAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Bozunma, Fotokatalitik, Titanyum dioksit, Decomposition, Photocatalytic, Titanium dioxide
- Yıl: 1997
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizikokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
XIV- ÖZET Bu çalışmada, degradasyon hızlarını birbirleri ile kıyaslayabilmek ve aralarındaki farklılığı moleküler özellikler cinsinden açıklayabilmek amacıyla, 15 değişik aromatik kirleticinin fotokatalitik degradasyon reaksiyonlarının kinetiği incelenmiştir. Bilindiği gibi atık sulardan ve su kaynaklarından organik kirleticilerin uzaklaştırılması konusu çok önemlidir. Son yıllarda, sonuçta zehirsiz ürünlere dönüştüklerinden bu maddelerin n-tipi bir yarı iletken olan titanyum dioksitin, TiO2 heterojen suspanstyonlarındaki fotokatalitik degradasyon reaksryonian büyük ilgi çekmektedir. TİO2 dalgaboyu % <. 390 nm olan bir ışık ile ışılandırıldığında, TiO2 partiküllerinin yüzeyinde oksidasyon ve redaksiyon reaksiyonlarını başlatabilecek olan elektron/boşluk, e-/h+ afileri oluşur. Denemelerde, fotokatalizör olarak anataz şeklindeki TiO2 kullar. Reaksiyonlar ustu açık süreksiz tip bir fotoreaktörde gerçekleştirilmişlerdir. Reaksiyon sıcaklığı 21 i 3 "C ite sabit tutulmuştur. Organik maddelerin konsantrasyonları spektrofotometrik yöntem ile ölçülmüştür. Çalışmanın deneysel aşamasında, katalizör miktarının, H2O2 in, aromatik bileşiklerin başlangıç konsantrasyonlarının ve ilave edilen Cu+2 iyonlarının degradasyon hızına etkileri belirlenmiştir. Çalışmanın teorik bölümünde moleküllerin optimum geometrilerinin, elektronik enerjilerinin, elektron ve yük yoğunluklarıma bulunması için PM3 yöntemi kullanılarak knantum mekaniksel Sonuç olarak, incelenen aromatik bileşiklerin görünür-birinci mertebe reaksiyonlar ile degrade olduktan bulunmuştur. H2O2 ilavesi, konsantrasyona bağlı olarak reaksiyon hızım büyük ölçüde arttırmış, Cu+2 iyonlarının ilavesi ise, degradasyon hızlarını olumsuz yönde etkilemiştir. Hız sabitlerinin logaritmalarını, Hammett katsayıları, elektron yoğunlukları ve oktanol/su dağılım katsayıları emsinden ifade eden iki ayn QSAR-XV- bağıntısı türetilmiştir. Kuantum mekaniksel hesaplama sonuçlarına dayanılarak, degradasyon reaksiyonlarında oluşan birindi ara ürünlerin teorik tahmini yapılmıştır. Son olarak, aromatik bileşiklerin degradasyonları için elde edilen sonuçlara uygun bir reaksiyon mekanizması önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
.XVI- ABSTRACT In this dissertation, the kinetics of the photocatafytic degradation reactions of 15 different aromatic pollutants have been investigated with the intent to compare the degradation rates and to express the differences in terms of the molecular properties. The elimination of organic pollutants from wastewater and groundwater is presently of great concern. In recent years, attention has been directed toward the photocataiytic degradation of these compounds in heterogeneous suspensions of TİO2, an n-type semiconductor, since the contaminants are converted into non-toxic materials. When TiQ. is irradiated with light of wavelength X £ 390 nm, electron and hole pairs, e-/h+ are produced, which are capable of initiating oxidation and reduction reactions on the surface of TiOz particles. In the experiments, TİO2 which is mainly in anatase form has been used as the photocatatyst The reactions have been carried out in an open-batch photoreactor. The reaction temperature is fixed at 21 ± 3 "C. The concentrations of the organic compounds have been measured spectrophotometrically. la the experimental part of the work, the effects of the catalyst loading, H2O5, the initial concentrations of the aromatic compounds and the added Cu+2 ion on the degradation rates have been determined. In the theoretical part of the work, quantum mechanical calculations using PM3 method have been carried out in order to determine the optimum geometries, the electronic energies, die electron and charge densities of die molecules. As a result; it has been found out that all die aromatic compounds, investigated in die experiments, have been degraded through pseudo-first order reactions. The addition of H2O2 has increased the reaction rates significantly depending upon its concentration; while the addition of Cu+2 ions has a detrimental effect on the degradation rates. Two different QSARs' expressing the logarithms of die rate constants in terms of the-xvn- Hammett coefficients, electron densities and octanol/water partition constants have been derived. Furthermore, die primary intermediates formed in the degradation reactions have been predicted theoretically based on the results of the quantum mechanical calculations. As a conclusion, a reaction mechanism for the degradation of the aromatic compounds consistent with the results obtained, have been proposed.
Benzer Tezler
- Trace-level metals and natural organic matter interactions: Oxidative/adsorptive removal pathways
Eser element ve doğal organik madde etkileşimleri: Oksidayon/adsorbsiyon giderim yöntemleri
CEYDA SENEM UYGUNER
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MİRAY BEKBÖLET
- Photoefficiency enhancement of photocatalytic oxidation by periodic illumination
Fotokatalitik oksidasyonun fotoveriminin periyodik aydınlatma ile artırılması
NESRİN BAŞER
- Karıştırmalı üç fazlı süspansiyonlarda organik maddelerin fotokatalitik oksidasyonu
Photocatalytic oxidation of organic compounds in agitated suspensions
ÖZLEM ESEN KARTAL
Doktora
Türkçe
2000
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. HÜSEYİN OĞUZ
- Heterogeneous photocatalytic elimination of metal ions
Metal iyonların heterojen fotokatalitik yöntem ile arındırılması
DURATA ERTEK(HACİU)
- Treatment of reactive dye-bath effluents by heterogeneous and homogeneous advanced oxidation processes
Reactive boya banyo atıksularının heterojen ve homojen ileri oksidasyon prosesleriyle arıtımı
İDİL ARSLAN
Doktora
İngilizce
2000
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. IŞIL AKMEHMET BALCIOĞLU