Nano boyutta TiO2 kullanılarak Cr(VI)'nın fotokatalitik giderimi

Abstract

Bu çalışmada, TiO2 sulu süspansiyonlarının kullanıldığı fotokatalitik yöntemle Cr(VI)'nın giderimi araştırılmıştır. Tüm deneysel çalışmalarda Cr(VI) derişimi standart yöntem (difenil karbazit ile renklendirme) ile spektrofotometrik olarak belirlenmiştir. Giderim çalışmaları optimize edilmiş kataliz kütlesi ve pH'da yapılmış bekleme süresi ve karanlıkta adsorpsiyon çalışmalarının Cr(VI) giderimine etkisi incelenmiştir. Başlangıç Cr(VI) derişimi 20 ppm olan örneklerle yapılan çalışmalarda TiO2/UV sisteminin %91 giderim sağladığı görülmüştür. Giderim verimini artırmak ve giderim sürelerini kısaltmak amacıyla ortama elektron alıcı gruplar olan EDTA veya sitrik asit ilave edilerek çalışmalar tekrarlanmıştır. Fakat beklenenin tersine ortama ilave edilen EDTA adsorplamayı engelleyerek giderim verimini düşürmüştür. Ortamda sitrik asit varlığında ise yüzeye adsorpsiyonu önemli ölçüde engellenmiş ve Cr(VI)'nın fotokatalitik olarak gideriminde çok az düşüşe neden olmuştur. Tez kapsamında biyobozunur bir polimer olan polikaprolakton (PCL) içine veya yüzeyine yükleme yapılmış nano-TiO2 ile Cr(VI)'nın giderimi de araştırılmıştır. Polimer çalışmaları daha düşük Cr(VI) derişiminde yapılmıştır. Cr(VI) derişimi 5 ve 1,5 ppm olan örneklerle yapılan çalışmalarda PCL, içine ağırlıkça %5 TiO2 yüklenmiş PCL ve yüzeyine ağırlıkça %1 TiO2 yüklenmiş PCL ile oldukça iyi sonuçlar elde edilmiştir. Çalışmalar farklı ışın kaynakları için de (365 ve 254 nm) denenmiş ve 254 nm ışın kaynağının giderim üzerinde daha etkili olduğu görülmüştür. Ortamda sitrik asit varlığında giderim verimi önemli derecede artmıştır. In this study, photocatalytic degradation of Cr(VI) employing aqueous TiO2 suspentions. Concentration of Cr(VI) ions were determined by standard spectrophotometric method (colored by carbazyde). Degradation studies were carried out at optimized catalyst mass and pH. The effect of contact period and dark adsorption on removal rate was also investigated. TiO2/UV system degraded 91% of Cr(VI) ions at 20 ppm initial concentration. To increase the removal ratio and degrease the light exposure time sacrifacing molecules EDTA or citric acid added to photocatalytic reaction medium. However, addition of EDTA inhibited the adsorption of the Cr(VI) ions on catalyst surface and reduced the degradation ratio. In the presence of citric acid, adsorbace on catalyst surface was highly prevented and photocatalytic removal of Cr(VI) ions slightly decreased. Additionally, Cr(VI) degradation was also investigated using nano-TiO2 immobilized into or onto biodegradable polymer polycaprolactone (PCL). Polymer studies were carried out at lower Cr(VI) concentrations. Degradation were quite good in the presence of 5% TiO2 (as the weight of PCL) immobilized into PCL and 1% TiO2 immobilized onto PCL surface at 5 ppm and 1,5 ppm Cr(VI) concentrations. Studies were also repeated using different light source (365 nm and 254 nm) and it was clear that degradation was more effective with 254 nm lamp. Degradation rate was higher in the presence of citric acid.