Degradation of reactive yellow 84 (RY 84) by the ultrasound assisted photo-fenton like process with Fe/TiO2 and Fe/TiO2–Ce catalysts

Bu çalışmada, heterojen Fenton prosesinin ultrases (US) varlığında fotokatalizle kombinasyonu olan ve sonofotoFenton prosesi olarak adlandırılan bir hibrit proses, suda çözünmüş Reactive Yellow 84 (RY 84)'ün, farklı miktarlarda demir içeren Fe/TiO2 ve TiO2-Ce katalizörleri varlığında bozunmasında kullanılmıştır. Katalizörler sol-jel ve ıslak emdirme yöntemleri ile hazırlanmış ve XRD, SEM, FTIR, Azot adsorpsiyonu, UV-Vis DRS ve ICP-AES ölçümLeri ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan katalizörler RY 84'ün sonofotoFenton oksidasyonu ile bozunmasında test edilerek renk giderimi ve mineralizasyonu açısından en iyi katalizör belirlenmiştir. Islak emdirme yöntemi ile hazırlanan ve 300°C'de kalsine edilen, kütlece %1 demir içeren demir titandioksit ((1%Fe/TiO2 (IW) 300°C) katalizörü en iyi katalizör olarak bulunmuştur. Katalizör, UV, US ve H2O2 ile ileri oksidasyon tekniklerinin tekli, ikili ve üçlü kombinasyonlarının RY 84 bozunması üzerindeki etkileri çalışılmıştır. 1%Fe/TiO2 (IW) 300°C katalizör ile parametrik çalışma yapılarak, RY 84'ün bozunmasına, H2O2 miktarı, çözelti başlangıç pH'ı, başlangıç boya derişimi, sıcaklık, katalizör yüklemesi ve US gücü gibi parametrelerin etkileri araştırılmıştır. Katalizör kararlılığı ve yeniden kullanımı incelenmiştir. Optimum bozunma koşulları: 25 mg/L RY 84 çözeltisi, 0.5 g/L katalizör, 5 mM H2O2, 25°C sıcaklık, 4W+4W UV-C lambası ve 40 W ultrases gücü olarak belirlenmiştir. RY 84'ün renk giderimi birinci mertebe kinetiğe uymakta olup aktivasyon enerjisi 20.7 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Belirlenen optimum koşullarda, sonofotoFenton prosesi ile 45 dakikalık oksidasyon sonunda tam bir renk giderimi sağlanmış, %55'lik COD ve %38'lik TOC giderimi elde edilmiştir. Reaksiyona 120 dakika sonuna kadar devam edildiğinde COD giderimi %90'a, TOC giderimi %57'ye ulaşmıştır. Aynı optimum koşullarda RY 84'ün UV+katalizör+H2O2 kombinasyonu ile parçalanması çalışıldığında 45 dakikalık oksidasyon sonunda tam bir renk giderimi sağlanmış, %62'lik COD ve %48'lik TOC giderimi elde edilmiştir. Reaksiyona 120 dakika sonuna kadar devam edildiğinde COD giderimi %87'ye ulaşmış ancak TOC giderimi değişmemiştir.