Bu çalışmada, üç tekil ileri oksidasyon prosesi ve bunların hibrit uygulaması ile reaktif
azo ve direkt oksazin tekstil boyalarının sulu çözeltiden giderimi renk ve toplam organik
karbon (TOK) üzerinden incelenmiştir. Yanıt Yüzey Yöntemi (YYY) ile deneysel tasarım
uygulanarak, her bir proses için belirlenmiş bağımsız değişkenlerin giderim verimleri
üzerindeki etkileri araştırılmış ve optimum şartlar belirlenmiştir. Elektrooksidasyon ve
fotokatalitik oksidasyon için Merkezi Kompozit Tasarım (MKT) tercih edilirken, elektroFenton ve hibrit proses için Box-Behnken Tasarımı (BBT) uygun bulunmuştur.
Fotokimyasal oksidasyonda kullanılacak ve paslanmaz çelik üzerine kaplanacak
fotokatalizörün belirlenmesi için Bulanık Aksiyomatik Tasarım (BAT) metodu
uygulanmış ve beş farklı metal oksit arasından bizmut tungstat (Bi2WO6) uygun malzeme
olarak seçilmiştir. Basit termal metotla sentezlenen Bi2WO6’nın en yüksek zeta
potansiyeli pH 9’da ölçülmüş ve bu pH’ta paslanmaz çelik yüzeyine elektroforetik
biriktirme ile kaplanmıştır.
Belirlenen parametre seviyelerinde, elektrooksidasyon, elektro-Fenton ve hibrit
proseslerde her iki boya için renk giderim verimleri %90’nın üzerinde gerçekleşmiştir.
Ayrıca TOK giderimleri görece kısa sürelerde bu prosesler için %50’ye ulaşmıştır.
Fotokimyasal oksidasyonda, UVC ile yüksek pH’ta çalışılan deneyler hariç renk giderimi
düşük olmuş, TOK giderimi ise gözlenmemiştir. Elde edilen en yüksek TOK giderimleri
sırasıyla elektrooksidasyon için %50 (azo) ve %61 (oksazin), elektro-Fenton için %47,5
(azo) ve %47 (oksazin), hibrit proses içinse %49 (azo) ve %67 (oksazin) olmuştur. Her
iki boya için elektrooksidasyonda en etkin parametrenin süre iken, elektro-Fenton ve
hibrit proseste pH olduğu gözlenmiştir.
Hibrit proseste her iki boya için kinetik çalışmalar yapılmış olup, sistemin sözde birinci
dereceden reaksiyon kinetiğine uyduğu gözlenmiştir. Bununla birlikte, elektrooksidasyon
ile boyaların parçalanma yan ürünleri GC/MS ile analiz edilmiştir. Buna göre, muhtemel
yan ürünler ve her iki boya için parçalanma basamakları önerilmiştir.
Özellikle oksazin boyanın kısa sürede giderimi için hibrit prosesin oldukça etkili bir
alternatif olduğu, kaplanan paslanmaz çelik elektrot ile iyi verimler elde edildiği
Görülmüştür.
In this study, the removal of reactive azo and the direct oxazine textile dyes from aqueous
solutions by three singular advanced oxidation processes (AOPs) and their hybrid
application were examined in terms of color removal and total organic carbon (TOC).
Applying the experimental design with Response Surface Method (RSM), the effects on
the removal efficiencies of the designated independent variables for each process were
investigated and optimum conditions were determined. While Central Composite Design
(CCD) was preferred in electrooxidation and photocatalytic oxidation processes, BoxBehnken Design (BBD) was approved for electro-Fenton and hybrid processes.
In order to determine the photocatalyst used in photochemical oxidation and coated on
stainless steel, Fuzzy Axiomatic Design (FAD) method was applied, and bismuth
tungstate (Bi2WO6) was selected as the suitable material among five different metal
oxides. The highest zeta potential of Bi2WO6 synthesized by simple thermal method was
measured at pH 9 and it was coated on the stainless steel surface by electrophoretic
deposition at this pH.
At the selected levels of the parameters, the color removal efficiencies were over 90% for
both dyes in electrooxidation, electro-Fenton and hybrid processes. In addition, TOC
removals reached 50% for these processes relatively in a short span of time. In
photochemical oxidation, color removal was low, except for the experiments performed
with UVC at high pH levels, and TOC removal was not observed. The highest TOC
removals obtained were 50% (azo) and 61% (oxazine) for electrooxidation, 47.5% (azo)
and 47% (oxazine) for electro-Fenton, 49% (azo) and 67% for hybrid process,
respectively. While time was the most effective parameter in electrooxidation for both
dyes, pH was the one observed in electro-Fenton and hybrid processes.
Kinetic studies have been carried out for both dyes in the hybrid process and it has been
observed that the system complies with the pseudo-first-order reaction kinetics.
Furthermore, the degradation by-products of the dyes in the electrooxidation were
analyzed with GC/MS. Accordingly, possible by-products and degradation steps for both
dyes were suggested.
The hybrid process was revealed as a prominent alternative, especially for the removal of
oxazine dye in a short time, and convincing efficiencies were obtained with the coated
stainless steel electrode.
