Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2012
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SAFİYE HİLAL AZAK
Danışman: Seval Kutlu Akal Solmaz
Özet:Organofosforlu yapıda olan Dimetoat (C5H12NO3PS2, 229,26 g/mol, 0,0-dimetil S-[2- (metilamino)-2-oksoetil]dityofosfat) ve Monokrotofos (C7H14NO5P, 223,2 g/mol, Dimetil (E)-1-metil-2-(metilkarbamoil)vinil fosfat), sucul ortamlar için oldukça toksik, endokrin bozucu kimyasallardır ve insan sağlığı açısından kanserojen olma riski vardır. Dimetoat (DMT) ve Monokrotofos (MCP) pestisitlerinin sudaki çözünürlüklerinin yüksek olması nedeniyle yeraltı sularına sızma potansiyeli oldukça fazladır. Artan su ihtiyacına karşılık bütün dünya ülkelerinde olduğu gibi Türkiye’de de yeraltı suları içmesuyu maksatlı kullanılmakta ve konvansiyonel arıtma sistemleri ile oldukça kompleks organik yapıdaki pestisitlerin giderimi mümkün gözükmemektedir. Fenton prosesleri pestisit gideriminde kendini kanıtlamış olan yöntemlerdir. Bu tez çalışmasında, DMT ve MCP pestisitlerinin giderimi için Fenton, Fenton benzeri, FotoFenton ve Foto-Fenton benzeri proseslerin verimliliği araştırılmıştır. Fenton ve Fenton benzeri proseslerde, proses bağımsız değişkenlerin DMT ve MCP’nin ayrışma ve mineralizasyon davranışı üzerindeki etkileri ve optimum proses koşulları Merkezi Kompozit Dizayn (MKD) yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Proses bağımsız değişkenleri etkilerinin analitik olarak birbirleriyle karşılaştırılabilir olması için deneysel çalışma koşulları sabit alınmış ve başlangıç konsantrasyonları pestisit için 0,005-0,094 mM, Fe(II)/Fe(III) için 0,01-0,05 mM, H2O2 için 0,05-0,25 mM, TOK için 2-17 mg/L ve reaksiyon süresi için 5-65 dk aralığında değişen proses koşullarında çalışılmıştır. Foto-Fenton prosesi olarak konvansiyonel arıtma proseslerine kolaylıkla adapte olabilecek özellikte, henüz literatürde eşi bulunmayan, bu çalışma kapsamında özgün tasarlanan bir fotoreaktör kullanılmıştır. Foto-Fenton ve Foto-Fenton benzeri proseslerde, DMT ve MCP’nin ayrışma ve mineralizasyon davranışı üzerinde artan UVA ışık şiddeti etkisinin analitik olarak karşılaştırılabilir olması için MKD kullanılarak belirlenen optimum proses koşullarında çalışılmış, optimum UV ışık şiddeti konvansiyonel optimizasyon yöntemi ile belirlenmiştir. Bu çalışmada seçilen başlangıç DMT/MCP, Fe(II)/Fe(III) ve H2O2 konsantrasyonları için, DMT ve MCP’nin ayrışma verimi ve TOK giderimi üzerinde en önemli etkiye başlangıç pestisit konsantrasyonunun sahip olduğu, Fe(II) ve Fe(III) katalizörlerinin ise Fenton reaksiyonlarını yönlendirici bir etkisi olduğu belirlenmiştir. DMT ve MCP pestisitlerinin ayrışması sonucu açığa çıkan PO4 3- anyonu ile Fe2+/Fe3+ iyonlarının oluşturduğu FeH2PO4 + /FeH2PO4 2+ kompleksleri, reaksiyon kinetiğini değiştiren geciktirici etkilere neden olmuş, bu etkiler MCP ile çalışılan Fenton ve Fenton benzeri proseslerde daha fazla görülmüştür. Foto-Fenton ve Foto-Fenton benzeri prosesler de ise, FeH2PO4 2+ komplekslerinin UV-A ışıması ile fotolizi DMT ve MCP ayrışma ve mineralizasyon verimini arttırmıştır. Kullanılan UV-A ışık şiddeti miktarının pestisit ayrışma ve mineralizasyon verimi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. FeH2PO4 2+ komplekslerinin en etkin fotolizi, çalışılan bütün Foto-Fenton prosesleri için 16x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde gerçekleşmiştir. 45x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde ise artan FeH2PO4 2+ kompleksleri UV-A ışınlarını absorbe ederek uygulanan ışık şiddetinin azalmasına neden olmuştur. Fenton ve FotoFenton proseslerinin DMT ve MCP pestisitlerinin ayrışmasında ve TOK gideriminde daha etkin olduğu belirlenmiştir. DMT, 4x10-6 einstein/s’den 45x10-6 einstein/s artan UV-A ışık şiddetlerinde, MCP’ye nazaran daha kısa sürede, daha az enerji tüketerek giderilmiştir. MCP pestisitinin gideriminde Fenton ve Fenton benzeri proseslere nazaran Foto-Fenton ve Foto-Fenton benzeri proseslerin daha etkin olduğu, Foto-Fenton prosesi ile MCP’nin tamamen yok olmasının ve yüksek oranda mineralizasyonunun mümkün olduğu belirlenmiştir. 45x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde, Fe(II)/H2O2 = 1/5 molar oranında çalışılan Foto-Fenton prosesi ile 0,024 mM DMT içeren sentetik pestisit çözeltisinden, DMT 8 dakikada tamamen giderilmiş ve 3 saatlik reaksiyon sonunda TOK konsantrasyonu 2 mg/L’nin altına indirilmiştir. 16x10-6 einstein/s UV-A ışık şiddetinde, Fe(II)/H2O2 = 1/5 molar oranında çalışılan Foto-Fenton prosesi ile 0,022 mM MCP içeren sentetik pestisit çözeltisinden, MCP 20 dakikada tamamen giderilmiş ve 3 saatlik reaksiyon sonunda TOK konsantrasyonu 2 mg/L’nin altına indirilmiştir. Foto-Fenton prosesi ile DMT ve MCP’nin insan sağlığı ve sucul ortam açısından toksik etkilerinin tamamen giderildiği belirlenmiştir. Bu tez çalışması kapsamında tasarlanan fotoreaktörün yüksek bir performans ile çalıştığı bilimsel veriler ile kanıtlanmıştır.