2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu

Dilek Duranoğlu; Yeliz Yılmaz

doi:10.17341/gazimmfd.1162306

2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu

Öz

Bu çalışmada sol-jel yöntemi ile üretilen titanyum dioksit (TiO2) fotokatalizörü ile, yaygın olarak kullanılan 2,4 Diklorofenoksiasetik asit (2,4D) pestisitinin fotokatalitik bozunumu incelenmiştir. Optimum TiO2 sentezi için seçilen üç farklı parametrenin (Titanyum isopropoksit (TIP) miktarı, HNO3 konsantrasyonu ve yaşlandırma süresi) etkileri Box-Behnken deneysel tasarım metodu ile incelenmiş ve modellenmiştir. Farklı şartlarda üretilen TiO2 fotokaalizörleri ile 2,4D’in fotokatalitik bozunma hızları incelenerek, fotokatalizör üretim prosesi optimize edilmiştir. Belirlenen optimum şartlarda üretilen TiO2 numuneleri XRD, SEM, zeta potansiyeli ve boyut analizi ile karakterize edilmiş, ayrıca ticari Degussa P25 TiO2 fotokatalizörü ile kıyaslanmıştır. 2,4 D’in fotokatalitik bozunma hızı belirlenen optimum koşul 1 (TIP miktarı: 24,08mL, HNO3 konsantrasyonu: 3,53 M ve yaşlandırma süresi:2,29 saat) ve optimum koşul 2 (TIP miktarı:10,33mL, HNO3 konsantrasyonu: 0 M ve yaşlandırma süresi:19,51 saat) için sırasıyla 0,0084 ve 0,0085 dak-1 olarak belirlenmiştir. TiO2 üretim parametrelerinin deneysel tasarım kullanılarak optimize edilmesi ile asit miktarı kullanımı sıfıra ya da yaşlandırma süresi en aza indirilebilmiş ve oldukça yüksek fotokatalitik etkinlik elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Yıldız Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Proje Numarası

2016-07-01-YL07

Kaynakça

[1] Hess F.D., Herbicide Effects on Plant Structure, Physiology and Biochemistry, Pesticide Interactions in Crop Production: Beneficial and Deleterious Effects, Boca Raton: CRC Press, Florida, 75, 198–207, 1993.
[2] Viertel K., Hess D. Shoot tips of wheat as an alternative source for regenerable embryogenic callus cultures, Plant Cell Tiss Organ Cult, 44, 183–188 , 1996.
[3] Qurratu A., Reehan A., A review of 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid (2,4-D) Derivatives: 2,4-D Dimethylamine Salt and 2,4-D Butyl Ester, International Journal of Applied Engineering Research (ISSN 073-4562), 11(19), 9946-9955, 2016.
[4] Ekberli İ., Kars N. 2,4-D (Diklorofenoksiasetik Asit) Herbisiti Uygulanan Kil Ve Kum Bünyeli Toprakta Katalaz Aktivitesi Ve Kinetiğinin İncelenmesi, Anadolu Tarım Bilim. Derg., 27(2), 89-100, 2012.
[5] Gervais, J., Luukinen, B., Buhl, K., Stone, D. 2008. 2,4-D Technical Fact Sheet. National Pesticide Information Center. Oregon State University Extension Services. http://npic.orst.edu/factsheets/archive/2,4-DTech.html. Yayın tarihi Kasım 2008. Erişim tarihi Temmuz 2022.
[6] Ahmad T., Rafatullah M., Ghazali A., Sulaiman O., Hashim R., Ahmad A, Removal of Pesticides from Water and Wastewater by Different Adsorbents: A Review, Journal of Environmental Science and Health, Part C, 28(4), 231-271, 2010.
[7] Marican A., Durán-Lara E.F., A review on pesticide removal through different processes, Environ Sci Pollut Res, 25, 2051–2064, 2018.
[8] Porto A. L. M., Melgar G. Z., Kasemodel M. C., Nitschke M., Biodegradation of Pesticides, Universidade de São Paulo, Instituto de Química de São Carlos, 2011.

[9] Saleh I.A., Zouari N., Al-Ghouti M.A., Removal of pesticides from water and wastewater: Chemical, physical and biological treatment approaches, Environmental Technology & Innovation, 19, 101026, 2020.
[10] Tandoğan B., Eker Şanlı G., UVA uygulamalarıyla topraktaki PCB’lerin gideriminde H2O2 kullanımı, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 36(2), 779-792, 2021.
[11] Khan S.H., Pathak B., Zinc oxide based photocatalytic degradation of persistent pesticides: A comprehensive review Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 13, 100290, 2020.
[12] Vaya D., Suroli P.K., Semiconductor based photocatalytic degradation of pesticides: An overview, Environmental Technology & Innovation, 20, 101128, 2020.
[13] Hadei M., Mesdaghinia A., Nabizadeh R. et al. A comprehensive systematic review of photocatalytic degradation of pesticides using nano TiO2, Environ Sci Pollut Res, 28, 13055–13071, 2021.
[14] Fujishima A., Rao T.N., Tryk D.A., Titanium dioxide photocatalysis, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 1, 1–21, 2000.
[15] Fujishima A., Zhang X., Tryk D.A., TiO2 photocatalysis and related surface phenomena, Surface Science Reports, 63, 515-582, 2008.
[16] Uçan Köysüren, H.Nagehan ,Köysüren, Ö.,Preparation of polyvinyl alcohol composite nanofibers and solid-phase photocatalytic degradation of polyvinyl alcohol, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(4), 1411-1418, 2018.
[17] Chong M.N., Jin B., Chow C.W.K., Saint C., Recent Developments in Photocatalytic Water Treatment Technology:a review, Water Research, 44(10), 2997-3027, 2010.
[18] Lazar M.A., Varghese S., Nair S.S, Photocatalytic Water Treatment by Titanium Dioxide: Recent Updates, Catalysts, 2(4), 572-601, 2012.
[19] Anandan S., Ikuma Y., Niwa K., An Overview of Semi-Conducter Photocatalysis: Modification of TiO2 Nanomaterials, Solid State Phenomena, 162, 239-260, 2010.
[20] Barakat A.M., Kumar R., Photocatalytic Activity Enhancement of Titanium Dioxide Nanoparticles Degradation of Pollutants in Wastewater, Degradation of Pollutants in Wastewater Springer Cham, New York, A.B.D., 2016.
[21] Dogu D., Karakas G., Praseodymium katkılı titanyum dioksit fotokatalizörünün metilen mavisinin bozunma reaksiyonundaki etkinliği, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 35(2), 859-869, 2019.
[22] Ibhadon A. O., Fitzpatrick P., Heterogeneous Photocatalysis: Recent Advances and Applications, Catalysts, 3(1), 189-218, 2013.
[23] Akpan U. G., Hameed B. H., Photocatalytic Degradation of 2.4 D by Ca-Ce-W-TiO2 Composite Photocatalyst, Chemical Engineering Journal, 173, 369-375, 2011.
[24] Abdennouri M., Baala, M., Galadi, A., Makhfouk, M. E., Bensitel, M., Nohair, K., Sadiq, M., Boussaous, A., Barka, N., Photocatalytic degradation of pesticides by TiO2 and Titanium pillared purified clays, Arabian Journal of Chemistry, 9 (1), 313-318, 2011.
[25] Abdennouri M., Elhalil A., Farnane M., Tounsad, H., Mahjoubi F.Z., Elmourbarki R., Sadiq M., Khamar L., Galadi A., Baala M., Bensitel M., El Hafiane Y., Smi, A., Barka N., Photocatalytic degradation of 2,4 D and 2,4 DP herbicides on Pt/ TiO2 nanoparticles, Journal of Saudi Chemical Society, 19, 485-493, 2015.
[26] Ayala S. L., Rincon M. E., Qurioz Alfaro M. A., Bandala E. R., Mendez Rojas M. A., Castano V.M., Nanocrystalline titania xerogels doped by metal precusors in the photocatalytic degradation of 2,4 D sodium salts, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 311, 166-175, 2015.
[27] Okçu G. D., Pakdİl N. B., Ökten H. E., Yalçuk A., A Box-Behnken design (BBD) optimization of the photocatalytic degradation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) using TiO2/H2O2,Desalination and Water Treatment, 123, 188-195, 2018. [28] Zulfiqara M., Fakhrul M., Samsudina R., Sufiana S., Modelling and optimization of photocatalytic degradation of phenol via TiO2 nanoparticles: An insight into response surface methodology and artificial neural network, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry , 384, 112039, 2019.
[29] Moztahida M., Lee D.S., Photocatalytic degradation of methylene blue with P25/graphene/polyacrylamide hydrogels: Optimization using response surfacemethodology, Journal of Hazardous Materials, 400, 123314, 2020.
[30] Kumar A., Pandey G., Different Methods Used for the Synthesis of TiO2 Based Nanomaterials: A Review, American Journal of Nano Research and Applications, 6(1), 1-10, 2018.
[31] Gökçe B., Taşgetiren S., Kalite için Deney Tasarımı, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 6,71-83, 2009.
[32] Ohtani, B., Revisiting the fundamental physical chemistry in heterogeneous photocatalysis: its thermodynamics and kinetics., J. Chem. Soc. Faraday Trans., 16 (5), 1788–1797, 2014.
[33] Soltani-Nezhad F., Saljooqia A., Mostafavi A., Shamspur T., Synthesis of Fe3O4/CdS–ZnS nanostructure and its application for photocatalytic degradation of chlorpyrifos pesticide and brilliant green dye from aqueous solutions, Ecotoxicology and Environmental Safety, 189(022), 109886, 2019.
[34] Luna-Sanguino G., Ruíz-Delgado A., Tolosana-Moranchel A., Pascual L., Malato S., Bahamonde A., Faraldos M., Solar photocatalytic degradation of pesticides over TiO2-rGOnanocomposites at pilot plant scale, Science of the Total Environment, 737, 140286, 2020.
[35] Badr Y., Abd El-Wahed M. G., Mahmoud M. A., Photocatalytic Degradation of Methyl Red Dye by Silica Nanoparticles, Journal of Hazardous Materials, 154, 245-253, 2018.
[36] Sandeep S., Nagashree K.L. , Maiyalaganc T., Keerthiga G., Photocatalytic degradation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid – A comparative study in hydrothermal TiO2 and commercial TiO2, Applied Surface Science, 449, 371-379, 2018.
[37] Malvern Instrument, Zeta Potential An Introduction in 30 Minutes, https://www.materials-talks.com/wp-content/uploads/2017/09/mrk654-01_an_introduction_to_zeta_potential_v3.pdf Yayın tarihi 2017. Erişim tarihi Temmuz 2022.
[38] Ohtani, B., Prieto-Mahaney O. O., Li D., Abe R., What is Degussa (Evonik) P25 Crystalline Composition Analysis, Reconstruction from Isolated Pure Particles and Photocatalytic Activity Test, SP-3 3rd International Conference on Semiconductor Photochemistry, Glasgow UK, 179-182, 12-15 April, 2010.
[39] Lin H., Huang C.P., Li W., Ni C., Shah S. I., Tseng Y. H., Size Dependency of Nanocrystalline TiO2 on Its Optical Property and Photocatalytic Reactivity Exemplified by 2-Chlorophenol, Applied Catalysis B: Environmental ,68(1-2), 1-11, 2016.
[40] Ramazani M., Farahmandjou M., Firoozabadi T. P., Effect of Nitric Acid on Particle Morphology of the Nano- TiO2, Int. J. Nanosci. Nanotechnol., 11(2), 115-122, 2015.
[41] Shanini S., Askari M., Sadrnezhaad S. K., Gel- Sol Synthesis and Aging Effect on Highly Crystalline Anatase Nanopowder, Bull. Mater. Sci., 34(6), 1189- 1195, 2011.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Dilek Duranoğlu ^*
0000-0002-7025-3359
Türkiye

Yeliz Yılmaz
0000-0003-4924-3188
Türkiye

Erken Görünüm Tarihi

15 Haziran 2023

Yayımlanma Tarihi

21 Ağustos 2023

Gönderilme Tarihi

15 Ağustos 2022

Kabul Tarihi

1 Şubat 2023

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2024 Cilt: 39 Sayı: 1

DOI

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1162306

IZ

https://izlik.org/JA73HH83KT

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Duranoğlu, D., & Yılmaz, Y. (2023). 2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 39(1), 233-242. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1162306

AMA

1.Duranoğlu D, Yılmaz Y. 2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu. GUMMFD. 2023;39(1):233-242. doi:10.17341/gazimmfd.1162306

Chicago

Duranoğlu, Dilek, ve Yeliz Yılmaz. 2023. “2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 39 (1): 233-42. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1162306.

EndNote

Duranoğlu D, Yılmaz Y (01 Ağustos 2023) 2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 39 1 233–242.

IEEE

[1]D. Duranoğlu ve Y. Yılmaz, “2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu”, GUMMFD, c. 39, sy 1, ss. 233–242, Ağu. 2023, doi: 10.17341/gazimmfd.1162306.

ISNAD

Duranoğlu, Dilek - Yılmaz, Yeliz. “2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 39/1 (01 Ağustos 2023): 233-242. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1162306.

JAMA

1.Duranoğlu D, Yılmaz Y. 2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu. GUMMFD. 2023;39:233–242.

MLA

Duranoğlu, Dilek, ve Yeliz Yılmaz. “2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 39, sy 1, Ağustos 2023, ss. 233-42, doi:10.17341/gazimmfd.1162306.

Vancouver

1.Dilek Duranoğlu, Yeliz Yılmaz. 2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu. GUMMFD. 01 Ağustos 2023;39(1):233-42. doi:10.17341/gazimmfd.1162306

2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu

2,4 Diklorofenoksiasetik asitin fotokatalitik degredasyonu için titanyum dioksit üretim prosesinin optimizasyonu

Öz

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Proje Numarası

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Erken Görünüm Tarihi

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster

Cited By

Elektrokimyasal Ayırma Yöntemi ile Sulu Çözeltilerden Bor Giderim Prosesinin Optimizasyonu

Photocatalysis of methylene blue by ZnO nanoparticles produced by green synthesis

Trametes trogii biyokütlesi ile Kristal viyolet boyar maddesinin kesikli ve ultrasonik destekli biyosorpsiyonu