Nadir Toprak İyonu Katkili Tio2 ile Sulardan Organik Madde Giderimi

Abstract

Bu tez çalışmasında hidroflorik asit kullanılarak yüzeyleri poröz hale getirilen mikro boyutlu cam boncukların üzerine lantan (La) ve TiO2 kaplanarak bir fotokatalizör üretilmiş ve sulardan hümik asit gideriminde etkinliği incelenmiştir. Cam boncuklar TiO2'in arıtım sonrası çözeltiden ayrılmasını kolaylaştırmak ve fotokatalizörün adsorpsiyon kabiliyetini artırmak, La ise görünür ışınım altında fotokataliz etkinliği sağlamak amacıyla eklenmiştir. Üretilen fotokatalizörün taramalı elektron mikroskobu-enerji dağılım X-ışını (SEM-EDX), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopi (FTIR) ve Xışını kırınım (XRD) analizleri ile yapısal özellikleri incelenmiştir. Fotokatalizörün görünür ışık altında sucul ortamlardan hümik asit giderimindeki etkinliği incelenmiştir. Bu amaçla Taguchi deneysel tasarımı uygulanmış, bağımsız değişken olarak fotokatalizör miktarı, çözelti başlangıç pH'sı, reaksiyon süresi, hümik asit başlangıç konsantrasyonu ve ışık yoğunluğu seçilmiştir. 5 faktör ve 3 seviyeli ortogonal dizi seti oluşturulmuş ve hümik asit giderimi için kesikli deneyler yapılmıştır. Sonuçlar varyans analizi (ANOVA) ile değerlendirilmiştir. En yüksek hümik asit giderimi 0.4 g/L fotokatalizör miktarı, başlangıç pH değeri 10, 30 dk reaksiyon süresi, 20 mg/L hümik asit konsantrasyonu ve 18 W ışık yoğunluğu şartlarında %54.07 olarak belirlenmiştir. Sinyal/gürültü (S/N) oranlarına göre bağımsız değişkenlerin hümik asit gideriminde etki sıralaması fotokatalizör miktarı, çözelti başlangıç pH değeri, ışık yoğunluğu, reaksiyon süresi ve hümik asit konsantrasyonu olarak tespit edilmiştir. ANOVA sonuçlarına göre P değerleri incelendiğinde fotokatalizör miktarının istatistiki olarak %95 anlamlılık seviyesinde olduğu, bunun dışında diğer parametrelerin anlamlı olmadığı belirlenmiştir.

In this thesis, a photocatalyst was produced by coating lanthanum (La) and TiO2 on micro-sized glass beads whose surfaces were made porous by using hydrofluoric acid and its humic acid removal efficiency from water was investigated. Glass beads were added to facilitate the separation of TiO2 from the solution after treatment and to increase the adsorption ability of the photocatalyst, while La was added to provide photocatalysis efficiency under visible radiation. The structural properties of the produced photocatalyst were investigated by scanning electron microscope-energy dispersion X-ray (SEM-EDX), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD) analyzes. The efficiency of the photocatalyst in the removal of humic acid from aquatic environments under visible light was investigated. For this purpose, Taguchi experimental design was applied and the amount of photocatalyst, initial solution pH, reaction time, initial humic acid concentration and light intensity were selected as independent variables. A set of 5 factors and 3 levels of orthogonal arrays were created and batch experiments were performed for humic acid removal. The results were evaluated by analysis of variance (ANOVA). The highest humic acid removal was determined as 54.07% under the conditions of 0.4 g/L photocatalyst amount, initial pH value of 10, 30 min reaction time, 20 mg/L humic acid concentration and 18 W light intensity. The effect rank of the independent variables on humic acid removal was determined as the amount of photocatalyst, initial solution pH, light intensity, reaction time and humic acid concentration, according to the signal/noise (S/N) ratios. According to the ANOVA results, when the P values were examined, it was determined that the amount of photocatalyst was statistically at 95% significance level, and other parameters were not significant.