ileri oksidasyon prosesleri advanced oxidation processes

Click here to load reader

Download Ileri Oksidasyon Prosesleri Advanced Oxidation Processes

Post on 09-Aug-2015

77 views

Category:

Documents

11 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

LER OKSDASYON PROSESLER (ADVANCED OXIDATION PROCESSES)

Amaleri oksidasyon prosesleri atksu veya ime suyu ierisindeki biyolojik olarak zor paralanabilen organikleri okside etmek iin kullanlr. leri oksidasyon srasnda ou zaman CO2e kadar oksidasyon gzlenmez. Fakat oksidasyondan sonra atksuyun biyolojik artlabilirlii artar.

Yntem

leri oksidasyon srasnda olduka yksek oksidasyon zelliklerine sahip hidroksi radikaller (OH) oluur. Oluan hidroksi radikalin standart indirgenme potansiyeli 2.8 V olup, basit organikler hari (asetik asit, oxalik asit, aseton gibi) btn organikleri oksitleme potansiyeline sahiptir. Basit organikler (asetik asit, oxalic asit, maleik asit, kloroform) oksidasyondan sonra oluan yan rnler olup biyolojik olarak kolayca paralanabilmektedirler.

AOP olduka pahal olduundan yksek KO konsantrasyonuna sahip organik maddelerin artmnda yalnz bana kullanlmaz. Genellikle KO konsantrasyonu 5000 mg/L den dk atksularda uygulanr. Daha yksek KO deerine sahip atk sular iin slak oksidasyon veya yakma kullanlr. Fakat genellikle AOP biyolojik artmla birlikte kullanlr.

Biyolojik artmla beraber uygulama

Bu tr uygulamalar iki eittir. Birincide, AOP biyolojik artmdan nce uygulanr. Eer atk su ar derecede toksik ve artm yaplamyorsa, AOP uygulanr ve biyolojik artlabilirlik arttrlp biyolojik artm ikinci basamakta uygulanr. kinci uygulama ise, AOP biyolojik artm sonrasnda uygulanr ve biyolojik artmdan kam veya daha fazla artlamayan organiklerin oksidasyonu iin kullanlr.

leri oksidasyon trleri

1. UV-Photolysis (UV nlama)

UV ile molekllerin okitlenmesine dayanr. rnek olarak klorofenoller iin

Yaplan almalarda UV nlama ile organiklerin olduka verimli bir ekilde oksitlendii bulunmutur. Fakat yaplan almalarda sadece UV kullanldnda klorlanm inert bileiklerin olutuu gzlenmitir. Ayrca bu prosesin dier (O3+H2O2 gibi) proseslerden daha az verimli olduu bulunmutur.

2. Hidrojen Peroksitin kullanld AOP

H2O2 emniyetli, etkili ve kullanm kolay bir oksidan dr. Fakat H2O2 yalnz bana mkemmel bir oksidan deildir. Bu nedenle hidrojen peroksit, genellikle ozon ve UV gibi oksidanlar ile birletirilerek kullanlr.

2.1. Fenton oksidasyonu (H2O2+Fe+2)

Fenton prosesi olduka yaygn bir kullanma sahiptir. Burada peroksit ile demir arasnda elektron transferi olur ve demir homojen bir kataliz olarak davranarak hidrojen peroksitin oksidasyon zelliini arttrr. Bu metot ilk defa 1894ylnda Fenton adl bir bilim adam tarafndan bulunmutur. Bu proses bir ok endstriyel atksularn artm amal kullanlabilir (Tekstil, kat, fenol bileikleri ieren endstriler, antibiyotik ve pestisit ieren atksular gibi).

Fenton Prosesinin temeli

Proses verimini etkileyen artlar

Scaklk pH H2O2 miktar: stokiometrik olarak yaklak 0.5 mol organik bileik iin 1 mol H2O2 gereklidir. Fe+2 miktar: Eklenen Fe+2 konsantrasyonu arttka prosesin verimlilii belirli bir noktaya kadar artar. Fakat daha fazla ilavenin bir yarar yoktur. Eklenmesi gerekli demir miktar H2O2 miktarna ve atksuyun zelliklerine bal olarak deimekle birlikte en genel olarak H2O2/Fe+2 oran (W/W) 5 ile 25 arasndadr Kataliz olarak Fe+2 veya Fe+3 kullanma arasnda nemli bir fark yoktur. Kirlilik konsantrasyonu

2.2.H2O2/UV Prosesi

Bu proseste H2O2 nlanarak hidroksi radikallerin oluturulmas amalanr.

Kullanlan UV dalga boyu ise genellikle 254 nm den daha dk olmas istenir. 254 nm kullanlmas durumunda yksek pH lar kullanlarak peroksitin UV absorblama zellii arttrlr.

2.3. Fotofenton Reaksiyonu (H2O2 + Fe+2 + UV)

Olduka etkili ve yaygn kullanlan bir prosestir. Su, atksu ve toprak kirlilii uygulamalarnda yaygn olarak kullanlr. Fenton prosesinin etkinliini arttrmak amacyla UV de kullanlr.

3. Ozonun kullanld prosesler3.1. Ozon

Byk lekli ozon jeneratrlerinin gelimesiyle birlikte ozonun bir oksidan olarak atksu artmnda toksik organiklerin oksidasyonu amacyla kullanm da artmtr. Ozonun dier proseslere gre bir ok avantaj vardr. En nemlileri ise; etkilidir, organizmalara zararl etki yapmaz, toksik veya atk bir yan rn oluturmaz. Ozon ime suyunda bakteri dezenfeksiyonu, organik oksidasyonu, bakteri al giderimi, THM ve koku giderimi amacyla yaygn bir kullanma sahiptir. Fakat atksu artm amacyla kullanm yksek enerji gereksinimi dolaysyla snrldr. Prosesi daha ekonomik yapmak iin Ozonlama toksik maddelerin klasik yolla artm iin bir n artm basama veya klasik yollarla artmdan sonra bir cilalama (polishing step) basma olarak kullanlr.

Ozonun bozunmasyla benzer ekilde hidroksi radikaller oluur. Bu oluum, sudaki hidroksi iyonu veya iz miktardaki metaller sayesinde olur. Dolaysyla pH arttka ozonun su ierisindeki bozunma hz da artacaktr.

3.2. O3+UV prosesi

Fotolitik ozon prosesi toksik ve refractory bileiklerin oksidasyonu iin olduka etkili bir metottur. Basit olarak ozon ile doyurulmu su, 253.7 nm UV na maruz braklr. Ozonun extinction coefficient deeri hidrojen peroksitten daha yksek olup, ozonun UV absorplamas daha verimlidir. Ozonun bozunma hz ise hidrojen peroksitten daha yksektir. Yaplan almalarda UV/O3 prosesinin sadece UV veya sadece O3 prosesinden daha etkili olduunu gstermitir.

O3+UV prosesinin mekanizmas

3.3. Ozon+homojen veya heterojen kataliz (O3+H2O2, O3+Fe+2, O3+Fe+2+UV)

Ozon veya ozon+UV prosesinin etkinliini ve oksidasyon gcn arttrabilmek amacyla baz yaklamlar sz konusudur. Ozon ile hidrojen peroksitin birletirilmesi homojen bir kataliz gibi davranarak oksidasyon gcn arttrd gzlenmitir.

Optimum H2O2/O3 oran 0,5 veya daha fazladr.Baz durumlarda ozon+Fe+2nin olduka avantajl olduu belirtilmi olup bu proses UV varlnda veya yokluunda kullanlabilir.