Tekstil Endüstrisinde Kullanılan Bir Boyar Maddenin Maden Atığı Olarak Açığa Çıkan Doğal Pirit Kullanılarak Heterojen Fenton Prosesi İle Giderimi

Abstract

Dünya nüfusunun artışı ile endüstrinin sürekli ve hızlı gelişimi çevre kirliliği başta olmak üzere sağlık tehlikelerine de yol açmaktadır. İnsanlar için yaşamsal öneme sahip olan suyun dünya ve ülkemizdeki dağılışı iklim değişiklikleri nedeniyle giderek daha dengesiz hale gelmekte ve bu durumun ilerleyen yıllarda büyük toplumsal ve ekonomik sorunlara yol açması beklenmektedir. Bu nedenle var olan kaynakların sürdürülebilir kullanımını sağlamak amacıyla evsel, endüstriyel ve tarımsal faaliyetler sonucu ortaya çıkan atıksuların arıtılıp yeniden kullanılması büyük önem taşımaktadır. Kağıt, tekstil ve kozmetik endüstrilerinden gelen atık sularda organik boyaların varlığı, önemli çevresel kirlenmeye neden olmaktadır. Üretilen sentetik boyaların %50’den fazlası tekstil endüstrisinde kullanılmaktadır. Boyama endüstrisinde kullanılan sentetik boyaların yarısından fazlasını daha düşük maliyet, daha yüksek stabilite ve büyük renk çeşitliliği nedeniyle azo boyalar temsil etmektedir ve dünya çapında en yaygın kullanılan boya sınıfı olduğundan bu çalışmada model kirletici olarak seçilmiştir. Tekstil endüstrisi atıksuları çevrede uzun süre kalan ve çevre, hayvan ve insan sağlığı için ciddi tehditler oluşturan çeşitli yüksek derecede toksik inatçı sentetik boyalar içerir. Boyalar suda çok küçük konsantrasyonlarda (<1 ppm) bile açıkça görülebilir ve alıcı su ortamlarını kirletmektedir. Hem fauna hem de florayı olumsuz yönde etkileyen anoksik koşullara yol açar, güneş ışığının geçirgenliğini azaltır, fotosentetik aktiviteyi olumsuz etkiler ve çözünmüş oksijen konsantrasyonunu azaltır. Dolayısıyla, boyar madde içeren atıksuların alıcı su ortamlarını deşarj edilmeden önce etkili, uygun maliyetli ve çevre dostu arıtma yöntemleri kullanılarak giderimi büyük önem taşımaktadır. Geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında, fotoliz, fotokatalizörler ve Fenton oksidasyonunu içeren ileri oksidasyon prosesleri, yüksek kimyasal stabilite ve düşük biyobozunurluk ile organik kirleticilerin atık sudan verimli bir şekilde uzaklaştırılması için yeni alternatif teknolojilerdir. Farklı ileri oksidasyon prosesleri arasında Fenton oksidasyonu, atık sudan organik kirleticilerin uzaklaştırılması için ümit verici bir yöntemdir. Hidroksil radikali temelli klasik Fenton prosesi, Fe(II) tarafından hidrojen peroksitin (H2O2) aktivasyonu ile hidroksil radikali oluşturulur. Ancak klasik Fenton prosesi dar asidik pH aralığı ve büyük miktarda demir içeren çamur oluşumu nedeniyle kullanımı sınırlıdır. Daha geniş bir pH aralığında işletilebilme, demir katalizörünün olası geri dönüşümü ve daha az demir çökelmesi gibi klasik Fenton işlemine göre önemli avantajları nedeniyle katı demir katalizörleri ile katalize edilen hidroksil radikali temelli heterojen Fenton sistemleri giderek artan ilgi görmektedir. Doğal demir minerallerinin katalizör olarak kullanılması ile reaksiyondan sonra kolayca geri kazanılabilir ve ardışık işlemlerde kullanılabilir. Fe3O4, Fe2O3, FeOOH, FeS2 (pirit) gibi demir içeren katalizörlerin kullanıldığı heterojen Fenton prosesleri organik kirleticilerin giderimi için kullanılmıştır. Pirit; bakır, kurşun, çinko ve kömür cevherlerinin işlenmesi sonucu yan ürün olarak elde edilmektedir. Türkiye’de yaklaşık 10 milyon ton civarında pirit rezervi bulunmaktadır. Bu maksatla projede maden atığı olarak açığa çıkan piritin tekstil endüstrisinde kullanılan boyaları alıcı ortama deşarj edilmeden atıksu arıtımında kullanılabilirliği hakkında deneyler yürütülecektir. Bakır, kurşun ve çinko gibi cevherlerin işlenmesi sonucu yan ürün olarak açığa çıkan pirit cevheri ve konsantreleri, genellikle sülfürik asit üretiminde hammadde olarak kullanılmaktadır. Türkiye’de pirit, genellikle bakır cevherlerinin flotasyonu sırasında yan ürün olarak elde edilmekte ve gübre fabrikaları tarafından sülfürik asit üretiminde kullanılmaktadır. Atık sınıfında değerlendirilen piritin hem düşük maliyetli ve çevre dostu özellikleri nedeniyle hem de sınırlı kullanım alanını arttırarak su ve atık su arıtımı için ekstra bir üretim maliyeti oluşturmadan katalizör olarak kullanılması ile ekonomik değeri arttırılabileceği düşünülmektedir. Tekstil atıksularındaki boyaların toksik ve parçalanması zor olması nedeni ile geleneksel arıtım prosesleri yeterli olmayıp ileri oksidasyon yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden uygulaması kolay, ucuz olması ve kısa sürede arıtım sağlayabilmeleri nedeni ile fenton prosesi tercih edilmektedir. Proje iki kısımda araştırılacaktır. İlk kısımda yan ürün olarak açığa çıkan piritin, Fenton prosesinde kullanılan Fe(II) kaynağı yerine kullanılabilirliğinin araştırılması amaçlanmaktadır. İkinci kısımda piritin UV-254 aktivasyonuna bakılarak boya giderim verimi üzerine etkisini araştırılacaktır. Her iki prosesin boya giderim verimleri üzerine karşılaştırmalı olarak incelemesi hedeflenmektedir.