Monolit üzerinde hazırlanan perovskit katalizörlerin yenilikçi bir yöntem ile mikrokirleticilerin giderilmesinde kullanılması

In the context of this thesis, methylparaben which is originated from personal care products and classified as micropollutant is degraded in the presence of perovskite type catalysts synthesized on monolithic structure by innovative processes which are photocatalytic and photo-Fenton-like oxidation. Four different perovskite type catalysts (LaFeO3, BiFeO3, LaTi0.15Fe0.85O3 and BiTi0.15Fe0.85O3 on monolithic structure) were prepared by sol-gel method and characterized by BET, SEM, XRD and FT-IR analysis. A catalyst screening study was carried out with these catalysts and tested for the degradation of methylparaben and the highest degradation was observed in the presence of BiFeO3 on monolithic structure. Then, a parametric study was carried out in order to investigate the optimum conditions for the degradation of methylparaben. In accordance with the parametric study, the effect of pH (3, 5 and 7), initial hydrogen peroxide concentration (no, 0.5 mM, 1 mM and 1.5 mM), catalyst loading (no, 0.1 g/L and 0.2 g/L) and the temperature (30 °C, 50 °C and 60 °C) were investigated. According to the results of parametric study, the optimum conditions for the degradation of methylparaben were determined as pH=7, [H2O2]0=0.5 mM, 0.1 g/L catalyst loading and the degradation of methylparaben was evaluated as 82.8 % under the optimum conditions. The iron leaching amount was tested by Atomic Absorption Spectrometer (AAS) and it was 0.06 ppm for the treated water under optimum conditions. A toxicity test was carried out and 1.09 % inhibition was observed for the treated water under optimum conditions. According to the kinetic study, degradation of methylparaben was described by the second order reaction kinetic model and reaction rate constant was 0.0383, 0.1767, 0.2448 L/mg.min for 30, 50 and 60 °C, respectively. Additionally, the activation energy was calculated as approximately 54 kJ/mol.Bu tez kapsamında, kişisel bakım ürünlerinden kaynaklanan, mikrokirletici olarak sınıflandırılan, metilparabenin; monolit üzerine hazırlanan perovskite katalizörler varlığında fotokatalitik ve foto-Fenton-benzeri oksidasyonu gibi yenilikçi yöntemlerle giderimi incelenmiştir. Monolit üzerinde LaFeO3, BiFeO3, LaTi0.15Fe0.85O3 ve BiTi0.15Fe0.85O3 olmak üzere dört farklı perovskit tipi katalizör sol-jel yöntemi ile hazırlanmış ve bu katalizörlerin BET, SEM, XRD ve FT-IR analizleri ile karakterizasyonu yapılmıştır. Hazırlanan bu katalizörler varlığında katalizör seçimi çalışması gerçekleştirilmiş ve metilparabenin giderimi için test edilmişlerdir. En yüksek giderim monolit üzerine hazırlanan BiFeO3 katalizörü varlığında görülmüştür. Daha sonra, metilparabenin giderimi için optimum koşulların belirlendiği bir parametrik çalışma yürütülmüştür. Parametrik çalışma kapsamında; pH etkisi (3, 5 ve 7), başlangıç hidrojen peroksit konsantrasyonu etkisi (0, 0,5, 1 ve 1,5 mM), katalizör yüklemesi etkisi (0, 0,1 ve 0,2 g/L) ve sıcaklık etkisi (30 °C, 50 °C ve 60 °C) incelenmiştir. Parametrik çalışmanın sonucunda, metilparabenin giderimi için optimum koşullar pH=7, [H2O2]0=0.5 mM, 0,1 g/L katalizör yüklemesi olarak belirlenmiştir ve bu koşullar altında % 82,8 metilparaben giderimi saptanmıştır. Demir geçişi, Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi (AAS) ile analiz edilmiştir ve optimum koşullarda artımı gerçekleştirilen suda 0,06 ppm'dir. Toksisite çalışması yürütülmüştür ve optimum koşullarda arıtımı gerçekleştirilen su için % 1,09 inhibisyon gözlemlenmiştir. Kinetik çalışma sonucunda, metilparabenin gideriminin ikinci derece reaksiyon kinetik modeline uyduğu görülmüştür ve ikinci dereceden reaksiyon sabitleri; 30 °C, 50 °C ve 60 °C için sırasıyla 0,0383, 0,1767 ve 0,2448 L/mg.dak'dır. Ayrıca, aktivasyon enerjisi yaklaşık olarak 54 kJ/mol olarak hesaplanmıştır