Application of advanced oxidation and novel biological methods for the treatment of terephthalic acid plant wastewater

Bu tez kapsamında, tereftalik asit fabrikası atıksuyunun ceviz kabuklarından hazırlanan katalizörler varlığında çeşitli ileri oksidasyon yöntemleri ve yenilikçi bir biyolojik oksidasyon yöntemi ile giderimi araştırılmıştır. Tereftalik asit fabrikası atıksuyunu yansıtması için giderimi hedeflenen bileşikler tereftalik asit (TPA), benzoik asit (BA) ve p-toluik asit (p-Tol) olarak seçilmiştir. Benzoik asit için Fenton benzeri oksidasyon, katalitik ıslak hava oksidasyonu, fotokatalitik oksidasyon, foto-Fenton benzeri oksidasyon gibi çeşitli ileri oksidasyon yöntemleri ile biyolojik oksidasyon yöntem ile giderimi araştırılmıştır. Tereftalik asit ve p-toluik asitin; Fenton benzeri oksidasyon, fotokatalitik oksidasyon ve foto-Fenton-benzeri oksidasyon yöntemleri ile giderimi incelenmiştir. İlk aşama olarak metal tutturulan ceviz kabuğu temelli katalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ceviz kabuklarından fiziksel ve kimyasal (asidik, nötral ve bazik) olmak üzere farklı aktivasyon yöntemleri ile hazırlanan aktif karbon (AK) yapısına % 10 oranında demir (Fe) veya demir-titanyum dioksit (Fe-TiO2 (1:99)) tutturularak Fe/AK ve Fe-TiO2/AK katalizörler elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında her bir bileşik ve bu bileşiklere uygulanan tüm yöntemler için en etkin katalizörler belirlenmiştir. Uygun katalizör belirlenmesinden sonra optimum çalışma koşullarını saptamak amacıyla tüm model bileşikler için uygulanan yöntemler test edilmiştir. Başlangıç konsantrasyonu tüm deneylerde tüm model bileşikler için 50 mg/L olarak sabit tutulmuştur. Benzoik asit için ulaşılan en yüksek giderim; fotokatalitik ve foto-Fenton benzeri oksidasyon için seçilen nötral aktivasyon ile hazırlanan Fe-TiO2/AK katalizör varlığında foto-Fenton-benzeri oksidasyon ile optimum çalışma koşullarında 80 dakika sonunda % 95 olarak bulunmuştur. Tereftalik asit için en yüksek giderim yine en uygun katalizör olarak seçilen nötral Fe-TiO2/AK varlığında optimum çalışma koşullarında 120 dakika sonunda % 90 olarak bulunmuştur. Son olarak p-toluik asit için de diğer model bileşiklerle benzer şekilde en uygun katalizör nötral Fe-TiO2/AK seçilmiş ve bu katalizör varlığında gerçekleştirilen deneylerde en yüksek giderim, fotokatalitik oksidasyon ile optimum çalışma koşullarında 60 dakika sonunda % 90 olarak bulunmuştur. Çalışmanın üçüncü aşamasında benzoik asitin biyolojik oksidasyonla giderimi ceviz kabuğu temelli biyokatalizörler varlığında gerçekleştirilmiştir. Seçilen P.chrysosporium ve T.versicolor mikroorganizmalarının ceviz kabuğu üzerine immobilize edilerek hazırlanan biyokatalizörlerin seçimlilik deneyleri sonucunda P.chrysosporium tutturulmuş ceviz kabukları parametrik çalışma için uygun bulunmuştur. Bu biyokatalizör varlığında optimum çalışma koşulları ile 4.gün sonunda % 90'a varan benzoik asit giderimi sağlanmıştır. Çalışmanın sonunda elde edilen sonuçlar ışığında katalitik aktivite anlamında nötral ve bazik aktivasyon yöntemleri, fiziksel ve asidik aktivasyon yöntemlerine göre daha başarılı bulunmuştur. Seçilen tüm bileşikler için en umut vaat eden yöntemin ise daha yüksek giderim miktarları ve hızları sağlaması nedeniyle fotokatalitik oksidasyon ve foto-Fenton benzeri oksidasyon yöntemleri olduğuna karar verilmiştir. Benzoik asit için en yüksek giderimin sağlandığı yöntemler olan fotokatalitik oksidasyion ve foto-Fenton benzeri oksidasyon ile biyolojik oksidasyon kıyaslandığında aynı giderim sonuçlarına (90–95 %) fotokatalitik oksidasyon veya foto-Fenton benzeri oksidasyon ile 2 saatte ulaşılırken biyolojik oksidasyon ile 4 gün gibi uzun sürelerde ulaşıldığı sonucuna varılmıştır.