Çevre Dostu Atıksu Arıtımı Yöntemleri ile Mikrokirletici Giderimi Kinetiğinin İncelenmesi: LaFeO3 Perovskit Tipi Katalizör Varlığında Metilen Mavisinin Fenton Benzeri Oksidasyonu

Burcu Palas, Gülin Ersöz, Süheyda Atalay
1.112 282

Öz


Tıp, eczacılık, kimya ve tekstil gibi çeşitli sektörlerde geniş kullanım alanı bulunan metilen mavisi endüstriyel atıksularda sıklıkla rastlanan kirleticiler arasındadır. Bu çalışmada LaFeO3 perovskit tipi katalizörün farklı reaksiyon koşulları altında hedef mikrokirletici olarak seçilen metilen mavisi’nin Fenton benzeri oksidasyonunda sergilediği katalitik performans araştırılmıştır. Parametrik çalışmada başlangıç metilen mavisi derişimi 1 ppm’de sabit tutulmuştur. 0,05 g/L katalizör yüklemesi, 0,1 mM başlangıç H2O2 derişimi, pH=3,5 ve 45°C tepkime sıcaklığı olarak belirlenen optimum koşullar altında %74,5 organik madde giderimi ve %94,6 renk giderimi sağlanmıştır. Optimum koşullarda gerçekleştirilen demir liçi analizlerine göre arıtılan sudaki demir derişimi 0,63 ppm olmıştur. Saf suda ve arıtılan metilen mavisi çözeltisinde büyüyen Lepidium sativum kök uzunluklarının karşılaştırılmasıyla hesaplanan toksisite, kök büyümesindeki inhibisyon cinsinden %1,2 olarak hesaplanmıştır. Kinetik çalışmada renk giderimi için bir mekanizma önerilmiş ve tepkime hız denkliği türetilmiştir. Yalancı birinci birinci mertebeden tepkime kinetiğini takip eden renk gideriminde aktivasyon enerjisi ve ön-üstel faktör sırasıyla 130,8 kJ/mol ve 1,2×1020 dk-1 olarak bulunmuştur. 


Anahtar kelimeler


Mikrokirleticiler; Metilen Mavisi; Fenton Benzeri Oksidasyonu, LaFeO3 Perovskit Katalizör; Kinetik Çalışma; Toksisite Testi

Tam metin:

PDF


Referanslar


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.

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.

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.

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), 86–927, 2007.

Dod R., Banerjee G., Saini S., Adsorption of Methylene Blue Using Green Pea Peels (Pisum sativum): A Cost-effective Option for Dye-based Wastewater Treatment, Biotechnol. Bioproc. E., 17, 862-874, 2012.

Kiernan J.A., Classification and naming of dyes, stains and fluorochromes, Biotech. Histochem., 76(5-6), 261-277, 2001.

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.

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.

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.

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.

Tušar N.N., Maucˇec D., Rangus M., Arcˇon I., Mazaj M., Cotman M., Pintar A., Kaucˇicˇ 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.

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., Atricle in press, 2013.

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, 1206–1212, 2014.

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.

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, 2010.

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.

Panda N., Sahoo H., Mohapatra S., Decolourization of Methyl Orange using Fenton-like mesoporous Fe2O3–SiO2 composite, J. Hazard. Mater., 185, 359–365, 2011.

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.

Zhang J., Jiao X.-L., Xia Y.-G., Liu F.-F., Pang Y.-P., Zhao X.-F., Chen D.-R., Enhanced Catalytic Activity in Liquid-E xfoliated FeOCl Nanosheets as a Fenton-Like Catalyst, Chem. Eur. J. 2016, 22, 1 – 10.

Liou M.-J., Lu M.-C., Catalytic degradation of nitroaromatic explosives with Fenton’s reagent, J. Mol. Catal. A-Chem., 277, 155–163, 2007.

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.

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, 643−649, 2014.

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), J. Catal., 1-6, 2014.




Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.