S katkılanmış tio2 nano tüpün sentezi, karakterizasyonu ve hümik asit üzerinde fotkatalitik uygulanabilirliğinin incelenmesi

Abstract

Suda çözünebilen, büyük molekül ağırlıklı, biyolojik olarak parçalanamayan hümik maddeler (H.A), tatlı su kaynaklarında bulunan doğal organik maddelerin büyük bir bölümünü oluşturur ve su arıtma sistemlerinde giderilmesi istenen temel bileşenlerdendir H.A içme suyu içinde istenmeyen renk, koku, tat ve organik kirleticilerin adsorpsiyonu, metal iyonlarıyla kompleks oluşturma gibi olumsuz etkiler şeklinde kendini gösterir. Suyun dezenfeksiyonu için kullanılan klor ile reaksiyona girerek kanserojen ürünler olduğu bilinen organoklorür bileşiklerini verir. Bu nedenle, sudaki hümik madde içeriklerinin güvenilir seviyelerin altında tutmak gerekir. Geleneksel pıhtılaşma ve flokülasyon işleminin ardından filtreleme yöntemleri, TOC'yi % 10-50'den daha fazla çıkaramaz. Bu problemlerin üstesinden gelmek için, ileri oksidasyon prosesleri incelenmiştir ve heterojen fotokatalizörler, hümik maddelerin sulu çözeltiden uzaklaştırılması için etkin bir alternatif çözüm olarak sunulmuştur. Bu çalışmada S katkılı TiO2 nanopartikül (S-TiO2 NP) ve S katkılı TiO2 nano tüp (S-TiO2 NT) sentezlenmiş ve XRD, SEM, BET, FTIR, zeta sizer ile yüzey yükü belirlenerek karakterize edildi. S-TiO2 NP ve S-TiO2 NT'nin fotokatalitik etkinliği UV-C veya UV-A ışık altında sulu ortamda H.A üzerinde değerlendirildi. Fotokatalitik yıkım esnasında sulu ortamda kalan H.A derişimi UV-Vis spektrofotometresi, HPLC ve TOC ile izlendi. HA'nın parçalanması için fotokatitik koşullar, (katalizör miktarı, ışınlama süresi, pH, ilk H.A derişimi ve matriks etkisi) incelendi. HA sentezlenen fotokatalizörlerle UV-C / S-TiO2 NP ve S-TiO2 NT ışık altında sırasıyla yaklaşık %98 ve % 35 oranında parçalandı. Anahtar kelimeler: Hümik asit, ileri oksidasyon teknikleri, S katkılanmış TiO2, TiO2 nanotüp sentezi

Humic substances (H.A) a major fraction of natural organic matter present in freshwater sources are a primary target of water treatment. It has been a problem in the water industry due to their water-soluble formation a wide range of distribution in molecular weight and size and their non-biodegradable. Negative effects of H.A in potable water include undesirable colour, odour and taste, absorption and concentration of organic pollutants. They will react with the chlorine used for the disinfection of water to give organochloride compounds which are well known to be carcinogenic products. It is hence necessary to remove the humic substances content in water below a safety threshold. Conventional coagulation and flocculation process followed by filtration methods are unable to remove TOC by more than 10-50%. To overcome these problems advanced oxidation processes have been studied and heterogen photocatlysis can be an effective alternative solution for the elimination of the humic substances from aqueous solution. In this study S doped TiO2 nanoparticle (S-TiO2 NP) and S doped TiO2 nano tupe (S-TiO2 NT) were synthesized and characterized by XRD, SEM, BET, FTIR, zeta sizer. Synthesized of S-TiO2 NP and S-TiO2 NT under UV-C or UV-A light were evaluated photocatalytic efficiencies on HA in water. The change of the HA concentration in the solution during the degradation process was monitored by a UV-Vis spectrophotometer, HPLC and TOC. Photocatlytic conditions for degradation of HA were investigated such as amount of the catalyst, irradiation time, pH and initial concentration of H.A. H.A removal rate was achieved to nearly 98% and 35% under UV-C/S -TiO2 NP and S-TiO2 NP irradiation respectively. Keywords: Humic acid, advanced oxidation process, S doped TiO2 synthesis, TiO2 nanotube synthesis