Yıl: 2017 Cilt: 32 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 1181 - 1191 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu

Öz:
Tıp, eczacılık, kimya ve tekstil gibi çeşitli sektörlerde geniş kullanım alanı bulunan metilen mavisiendüstriyel atıksularda sıklıkla rastlanan kirleticiler arasındadır. Bu çalışmada LaFeO3 perovskit tipi katalizörün farklı reaksiyon koşulları altında hedef mikrokirletici olarak seçilen metilen mavisinin Fentonbenzeri oksidasyonunda sergilediği katalitik performans araştırılmıştır. Parametrik çalışmada başlangıçmetilen mavisi derişimi 1 ppm'de sabit tutulmuştur. 0,05 g/L katalizör yüklemesi, 0,1 mM başlangıç H2O2derişimi, pH=3,5 ve 45°C tepkime sıcaklığı olarak belirlenen optimum koşullar altında %74,5 organik maddegiderimi ve %94,6 renk giderimi sağlanmıştır. Optimum koşullarda gerçekleştirilen demir liçi analizlerine göre arıtılan sudaki demir derişimi 0,63 ppm olmuştur. Saf suda ve arıtılan metilen mavisi çözeltisindebüyüyen Lepidium sativum kök uzunluklarının karşılaştırılmasıyla hesaplanan toksisite, kök büyümesindekiinhibisyon cinsinden %1,2 olarak hesaplanmıştır. Kinetik çalışmada renk giderimi için bir mekanizmaönerilmiş ve tepkime hız denkliği türetilmiştir. Yalancı birinci birinci mertebeden tepkime kinetiğini takipeden renk gideriminde aktivasyon enerjisi ve ön-üstel faktör sırasıyla 130,8 kJ/mol ve 1,2×1020 dk-1 olarak bulunmuştur
Anahtar Kelime:

Investigation of the kinetics of the micropollutant removal by using environmentallyfriendly wastewater treatment methods: Fenton like oxidation of Methylene Blue in the presence of LaFeO3 perovskite type of catalysts

Öz:
Methylene Blue which has a wide usage area in various sectors including the medicine, pharmaceutics,chemistry and textile is one of the common pollutants found in industrial wastewaters. In this study, thecatalytic performance of LaFeO3 perovskite type of catalyst under different reaction conditions in Fentonlike oxidation of the target micropollutant, Methylene Blue was compared. In the parametric study the initialHO2 concentration was fixed at 1 ppm (1000 µg/L). The aromatic degradation and the decolorization efficiencies were evaluated as 74.5% and 94.6%, respectively, under the optimum reaction conditions whichwere determined as 0.05 g/L of catalyst loading, 3.5 of pH, 0.1 mM of the initial H2O2 concentration and 45°C. The iron leaching under the optimum conditions was 0.63 ppm. The toxicity tests were performed bythe comparison of the Lepidium sativum root lengths growing in the treated dye solution and the distilledwater. The toxicity was evaluated as 1.2% in terms of root growth inhibition. In the kinetic study a reactionmechanism was proposed and the reaction rate equation was derived. The decolorization reaction followed pseudo first order reaction kinetics. The activation energy and the pre-exponential factor were calculated as130.8 kJ/mole and 1.2 ×1020 min-1, respectively
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Wols B.A., Hofman-Caris, C.H.M., Review of photochemical reaction constants of organic micropollutants required for UV advanced oxidation processes in water, Water Res., 46 (9), 2815-2827, 2012.
  • 2. Erdem F., Tosun A., Ergun M., Biosorption of Remazol Yellow (RR) by Saccharomyces cerevisiae in a batch system, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (4), 971-978, 2016.
  • 3. Richard J., Boergers A., Eyser C.V., Bester K., Tuerk J., Toxicity of the micropollutants Bisphenol A, Ciprofloxacin, Metoprolol and Sulfamethoxazole in water samples before and after the oxidative treatment, Int. J. Hyg. Envir. Heal., 217 (4-5), 506–514, 2014.
  • 4. Sun S.P., Li C.J., Sun J.H., Shi S.H., Fan M.H., Zhou Q., Decolorization of an azo dye Orange G in aqueous solution by Fenton oxidation process: Effect of system parameters and kinetic study, J. Hazard. Mater., 161 (2- 3), 1052-1057, 2009.
  • 5. Bayhan Y.K., Değermenci G.D., Investigation ff kinetic and removal of organic matter from cosmetic wastewaters by fenton process, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32 (1), 181-188, 2017.
  • 6. Yang M., Xu A., Du H., Sun C., Li C., Removal of salicylic acid on perovskite-type oxide LaFeO3 catalyst in catalytic wet air oxidation process, J. Hazard. Mater., 139 (1), 86–92, 2007.
  • 7. Dod R., Banerjee G., Saini S., Adsorption of Methylene Blue Using Green Pea Peels (Pisum sativum): A Costeffective Option for Dye-based Wastewater Treatment, Biotechnol. Bioproc. E., 17, 862-874, 2012.
  • 8. Okur M., Aktı F., The removal of C.I. acid violet 90 metal-complex dye using synthetic and natural zeolite from aqueous solutions, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (3) 677-686, 2016.
  • 9. Demirci Y., Pekel L.C., Altınten A., Alpbaz M., Simultaneous control of ph, conductivity and temperature with fuzzy control method in the electrocoagulation reactors, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (4), 987-996, 2016.
  • 10. Kiernan J.A., Classification and naming of dyes, stains and fluorochromes, Biotech. Histochem., 76 (5-6), 261- 277, 2001.
  • 11. Almeida E.J.R., Corso C.R., Comparative study of toxicity of azo dye Procion Red MX-5B following biosorption and biodegradation treatments with the fungi Aspergillus niger and Aspergillus terreus, Chemosphere, 112, 317-322, 2014.
  • 12. Jonstrup M., Punzi M., Mattiasson B., Comparison of anaerobic pre-treatment and aerobic post-treatment coupled to photo-Fenton oxidation for degradation of azo dyes, J. Photoch. Photobio. A., 224 (1), 55-61, 2011.
  • 13. Wu C.H., Kuo C.Y., Chang C.L., Decolorization of C.I. Reactive Red 2 by catalytic ozonation processes, J. Hazard. Mater., 153 (3), 1052–1058, 2008.
  • 14. Zhou G., Chen Z., Fang F., He Y., Sun H., Shi H., Fenton-like degradation of Methylene Blue using paper mill sludge-derived magnetically separable heterogeneous catalyst: Characterization and mechanism, J. Environ. Sci., 35, 20–26, 2015.
  • 15. Tušar N.N., Maučec D., Rangus M., Arčon I., Mazaj M., Cotman M., Pintar A., Kaučič V., Manganese Functionalized Silicate Nanoparticles as a Fenton-Type Catalyst for Water Purification by Advanced Oxidation Processes (AOP), Adv. Funct. Mater., 22, 820–826, 2012.
  • 16. Ertugay N., Acar F.N., Removal of COD and color from Direct Blue 71 azo dye wastewater by Fenton’s oxidation: Kinetic study, Arab. J. Chem., 10, S1158– S1163, 2017.
  • 17. Siddique M., Farooq R., Price G.J., Synergistic effects of combining ultrasound with the Fenton process in the degradation of Reactive Blue 19, Ultrason. Sonochem., 21 (3), 1206–1212, 2014.
  • 18. Sun J.H, Sun S.P., Wang G.L., Qiao L.P., Degradation of azo dye Amido black 10B in aqueous solution by Fenton oxidation process, Dyes Pigments, 74, 647-652, 2007.
  • 19. Argun M.E., Karatas M., Application of Fenton process for decolorization of reactive black 5 from synthetic wastewater: Kinetics and thermodynamics, Environ. Prog. Sustain. Energy, 30 (4), 540-548, 2011.
  • 20. Yang B., Tian Z., Zhang L., Guo Y., Yan S., Enhanced heterogeneous Fenton degradation of Methylene Blue by nanoscale zero valent iron (nZVI) assembled on magnetic Fe3O4/reduced graphene oxide, J. Water. Process. Eng., 5, 101-111, 2015.
  • 21. Panda N., Sahoo H., Mohapatra S., Decolourization of Methyl Orange using Fenton-like mesoporous Fe2O3– SiO2 composite, J. Hazard. Mater., 185, 359–365, 2011.
  • 22. Gan P.P., Li S.F.Y., Efficient removal of Rhodamine B using a rice hull-based silica supported iron catalyst by Fenton-like process, Chem. Eng. J., 229, 351–363, 2013.
  • 23. Zhang J., Jiao X.L., Xia Y.G., Liu F.F., Pang Y.P., Zhao X.F., Chen D.R., Enhanced Catalytic Activity in LiquidExfoliated FeOCl Nanosheets as a Fenton-Like Catalyst, Chem. Eur. J., 22, 9321-9329, 2016.
  • 24. Liou M.J., Lu M.C., Catalytic degradation of nitroaromatic explosives with Fenton’s reagent, J. Mol. Catal. A-Chem., 277 (1-2), 155–163, 2007.
  • 25. Zhang Y., Xiong Y., Tang Y., Wang Y., Degradation of organic pollutants by an integrated photo-Fenton-like catalysis/immersed membrane separation system, J. Hazard. Mater., 244-245, 758–764, 2013.
  • 26. Wang Q., Tian S., Ning P., Degradation Mechanism of Methylene Blue in a Heterogeneous Fenton-like Reaction Catalyzed by Ferrocene, Ind. Eng. Chem. Res., 53 (2), 643-649, 2014.
  • 27. Nogueira A.E., Castro I.A., Giroto A.S., Magriotis Z.M., Heterogeneous Fenton-Like Catalytic Removal of Methylene Blue Dye in Water Using Magnetic Nanocomposite (MCM-41/Magnetite), Journal of Catalysts, 2014, 1-6, 2014
APA PALAS B, ERSÖZ G, ATALAY S (2017). Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu. , 1181 - 1191.
Chicago PALAS BURCU,ERSÖZ GÜLİN,ATALAY Süheyda Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu. (2017): 1181 - 1191.
MLA PALAS BURCU,ERSÖZ GÜLİN,ATALAY Süheyda Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu. , 2017, ss.1181 - 1191.
AMA PALAS B,ERSÖZ G,ATALAY S Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu. . 2017; 1181 - 1191.
Vancouver PALAS B,ERSÖZ G,ATALAY S Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu. . 2017; 1181 - 1191.
IEEE PALAS B,ERSÖZ G,ATALAY S "Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu." , ss.1181 - 1191, 2017.
ISNAD PALAS, BURCU vd. "Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu". (2017), 1181-1191.
APA PALAS B, ERSÖZ G, ATALAY S (2017). Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(4), 1181 - 1191.
Chicago PALAS BURCU,ERSÖZ GÜLİN,ATALAY Süheyda Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32, no.4 (2017): 1181 - 1191.
MLA PALAS BURCU,ERSÖZ GÜLİN,ATALAY Süheyda Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.32, no.4, 2017, ss.1181 - 1191.
AMA PALAS B,ERSÖZ G,ATALAY S Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2017; 32(4): 1181 - 1191.
Vancouver PALAS B,ERSÖZ G,ATALAY S Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2017; 32(4): 1181 - 1191.
IEEE PALAS B,ERSÖZ G,ATALAY S "Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32, ss.1181 - 1191, 2017.
ISNAD PALAS, BURCU vd. "Çevre dostu atıksu arıtımı yöntemleri ile mikrokirletici giderimi kinetiğinin incelenmesi: LaFeO3 perovskit tipi katalizör varlığında metilen mavisinin Fenton benzeri oksidasyonu". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32/4 (2017), 1181-1191.