Et işleme endüstrisi atıksularının heterojen elektro fenton prosesi ile arıtımında MWCNT-Mn3O4/Fe3O4/CeO2 katalizörünün etkinliğinin araştırılması
Investigation of the efficiency of MWCNT-Mn3O4/Fe3O4/CeO2 catalyst in the treatment of meat processing plant wastewater with heterogeneous electro fenton process
- Tez No: 845704
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DİLARA ÖZTÜRK, DOÇ. DR. HİLAL ÇELİK KAZICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, et işleme endüstrilerinde ortaya çıkan atıksulardan Heterojen Elektro Fenton (HEF) prosesi ile KOİ giderimi amaçlanmıştır. MWCNT-Mn3O4/Fe3O4/CeO2 HEF katalizörü olarak kullanılmıştır. Katalizör XRD, FT-IR, XPS, Zeta potansiyeli ve DLS, BET, SEM/EDX ve TEM analizleri ile karakterize edilmiştir. Katalizörün ortalama partikül boyutu 4.5 nm, zeta potansiyeli ise -22.84 mV olarak belirlenmiştir. Nanopartiküllerin MWCNT yüzeyine homojen dekore edildiği ancak kısmi agglomerasyonların olduğu tespit edilmiştir. FTIR ve XPS analizleri ile katalizörün kimyasal bağ yapıları ve metal oksit nanopartiküllerin valans elektron durumları doğrulanmıştır. Katalizörün BET yüzey alanı 52.80 m²/g olarak, gözenek hacmi ise 0.103653 cm³/g olarak belirlenmiştir. Proses koşullarının numerik optimizasyonu Cevap Yüzey Yöntemi (CYY) yöntemi ile sağlanarak model uygunluğu araştırılmıştır. Kuadratik modelin regresyon katsayısı (R2) 0.9894 olarak bulunmuştur. Deneysel olarak elde edilen veriler ile tahmini değerler yakın bulunmuştur. Modelin güvenilir ve anlamlı olduğu sonucuna varılmıştır (p<0.0001). Numerik olarak optimize edilmiş şartlar; pH 4.3, akım şiddeti 7.6 A, reaksiyon süresi 83 dakika ve katalizör dozu 0.56 g/L olarak belirlenmiştir. Optimum şartlar altında KOİ giderim verimi %92 olarak tespit edilmiştir. 1 Kg KOİ'nin uzaklaştırılması için gereken enerji miktarı 54.96 kW-saat olup enerji maliyeti 8.68 $ olarak bulunmuştur. Katalizör etkinliğini araştıran çalışmalarda, Adsorpsiyon, Anodik Oksidasyon (AO) ve AO-H2O2 KOİ giderme performansını sırasıyla %25, %68 ve %78 olarak göstermiştir. Katalizörün tekrar kullanılabilirlik denemelerinde 6 döngü boyunca yüksek KOİ giderim performansı sergilediği ve metal salınımının düşük olduğu görülmüştür. Altı döngü boyunca sırasıyla KOİ giderimi (%) 92, 88, 85, 82, 77 ve %74 olarak hesaplanmış ve altıncı döngü sonunda çalışma sonlandırılmıştır. Süpürücü ajan deneyleri optimum şartlar altında gerçekleştirilmiş olup, oksidasyondan sorumlu en etkili radikalin ⦁OH olduğu belirlenmiştir. Dönüşümlü voltametri (CV) tekniği kullanılarak, katalizörün stabilitesinin iyi olduğu ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis, it is purposed to remove COD from wastewater generated in meat processing industries with the Heterogeneous Electro Fenton process. MWCNT-Mn3O4/Fe3O4/CeO2 was used as Heterogeneous Electro Fenton catalyst. The catalyst was analyzed by XRD, FT-IR, XPS, Zeta potential and DLS, BET, SEM/EDX and TEM methods. The average particle size of the catalyst was determined as 4.5 nm and the zeta potential was determined as -22.84 mV. It was determined that the nanoparticles were decorated homogeneously on the MWCNT surface, but there were partial agglomerations. The chemical bond structures of the catalyst and valence electron states of the metal oxide nanoparticles were confirmed by FTIR and XPS analyses. The BET surface area of the catalyst was determined as 52.80 m²/g and the pore volume was determined as 0.103653 cm³/g. Numerical optimization of process conditions was achieved using the Response Surface Method (RSM) and model suitability was investigated. Regression coefficient (R2) of the quadratic model was found to be 0.9894. Actual values and predicted values were found to be close. It was concluded that the established model was reliable and meaningful (p<0.0001). Numerically optimized conditions were determined as pH 4.3, applied current 7.6 A, reaction time 83 min, and catalyst dosage 0.56 mg/L. Under optimum conditions, COD removal was found to be 92%. The energy consumption to remove 1 Kg of COD was 54.96 kW-h and the cost was found to be 8.68 $. In the studies that investigated of the catalyst effectiveness, the processes of Adsorption, Anodic Oxidation (AO) and AO-H2O2 showed the performance of COD removal as 25%, 68% and 78%, respectively. In the reusability experiments of the catalyst, it was observed that it exhibited high COD removal performance for 6 cycles and metal release was low. During six cycles, COD removal (%) was determined as 92, 88, 85, 82, 77 and 74, respectively and the experiment terminated at the end of the sixth cycle. Scavenging agent experiments were actualized under optimum conditions and ⦁OH was found to be the most effective responsible radical for oxidation. Good stability of the catalyst was determined using cyclic voltammetry technique (CV).
Benzer Tezler
- Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications
Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma
EDA YARSUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
- Reed beds and industrial applications: Treatment of tannery effluent
Saz yatakları ve endüstriyel uygulamaları: Tabakhane atıksularının arıtımı
ÖZTAN SANİYE KÜÇÜK
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF.DR. FÜSUN ŞENGÜL
- Florür ve altı değerlikli kromun nitrifikasyon projesine etkisi
Effect of fluoride and hexavalent chromium on nitrification process
HİLAL KINLI
- Et entegre endüstrisi arıtılmış atıksularının deşarj kriterlerinin araştırılması
Research of discharge criterions of treated wastewaters in integrated meat industry
SELMAN ERARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SÜLEYMAN ŞAKAR
- Entegre et ve et ürünleri tesisleri atık sularının kimyasal koagülasyon ve elektrokoagülasyon yöntemleriyle arıtılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of treatment of the slauhterhouse waste water by chemical coagulation and electrocoagulation
FUAT ÖZYONAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Çevre MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BÜNYAMİN KARAGÖZOĞLU