Endokrin Bozucu Bisfenol A’nın İnce Film Fotokatalitik Oksidasyon Prosesi İle Arıtılabilirliği

Abstract

Proje süresince yapılan deneysel çalışmalarla BPA molekülünün saf ve katkılı TiO2 İF sistemleriyle fotokatalitik olarak giderimi ve oluşan yan ürünler araştırılmıştır. Proje kapsamında üretilen İF sistemlerinde Saf Ti, Ti+Ni, Ti+Ni+Si, Ti+Ni+Fe ve Ti+Ni+Sn metal kombinasyonları kullanılmıştır. Fotokataliz çalışmalarında ?=254 nm (UVC) ve ?>400 nm (UVvis) dalga boyları kullanılmıştır. UV bölgesinde yapılacak çalışmalarda elektron alıcısı eklemesi yapılmamış, UVvis bölgesinde yapılan çalışmalarda ise elektron alıcısı olarak 0.02 M H2O2 kullanılmıştır. Çalışmanın temel amaçları arasında BPA molekülünün etkin bir şekilde giderimi, oluşan ara ürünlerin belirlenmesi ve solar radyasyon ile çalışabilen atıksu arıtım sitemlerinin geliştirilmesi yer almaktadır. Elde edilen deneysel veriler gerek UV gerekse de UVvis bölgesinde en etkili elementel kompozisyonun Ti:Ni:Sn olduğunu göstermiştir. Deneysel sonuçların incelenmesi neticesinde Ti-Ni-Si; Ti-Ni-Fe, Ti-Ni-Sn nano-kompozitlerinin sadece Ti kaplamasına göre sağladıkları BPA giderim hızı artışları UVC bölgesinde sırası ile %50, %100 ve %300 olarak gözlemlenmiştir. MS taraması sonucunda, Bisfenol A‘nın 2 aromatik halkasının ayrılarak Benzene (Benzene,1,3-bis(1,1-dimethylethyl-)) ve Fenol (Phenol,2,4-bis(1,1-dimethylethyl)) türevi ara ürünlerin oluştuğu gözlenmiştir. Fotokatalitik oksidasyon ile BPA giderimi devam ettikçe tek aromatik halkaya sahip bu ara ürünlerin de aromatik yapıları kırılarak, karboksilik asitlere parçalandığı gözlemlenmiştir. Ayrıca Benzen ve Fenol‘ün oluşumunun ilk 2 saatlik fotokatalitik oksidasyon sonucu arttığı ve 3. Saatte ise Benzen oluşumunun azaldığı ve Fenol oluşumunun sabit kaldığı görülmüştür.

In this study, photocatalytic degradation kinetics and reaction intermediates of Bisphenol A (BPA) molecule was studied using pure and metal doped TiO2 thin films (TFs). In order to investigate the effects of several metal dopants on BPA removal efficiency, pure Ti, Ti+Ni, Ti+Ni+Si, Ti+Ni+Fe ve Ti+Ni+Sn were fabricated and used in photocatalytic tests. ?=254 nm (UVC) and ?>400 nm (UVvis) wavelengths of electromagnetic spectrum were used as irradiation source. Photocatalytic tests performed in UV region of electromagnetic spectrum was carried without using any electron acceptor (EA) source. However, 0.02 M H2O2 was added to the reaction mixtures as EA source for UVvis tests. The study mainly aims at efficient BPA removal, determination of reaction intermediates and fabrication of a visible light active photo catalyst. Obtained results proposed that Ti:Ni:Sn nano composite is highly successful in meeting project targets. All doped TF(s) showed better performance as compared to the pure TiO2 TF. Improvements in the photocatalytic BPA removal efficiencies of Ti-Ni-Si; Ti-Ni-Fe, Ti-Ni-Sn nanocomposite as compared to the pure TiO2 TF were determined 50%, 100% and 300% respectively. According to the MS survey results, two aromatic rings present in BPA molecule are broken down to 1,3-bis(1,1-dimethylethyl-)) and Phenol,2,4-bis(1,1-dimethylethyl) molecules after initial OH? radical attacks. Furthermore, these single aromatic structures are also oxidized to simple carboxylic acids in the later steps of photocatalytic reaction period. It has been also observed that benzene and phenol formation increase at the first 2-hour period of photocatalytic oxidation and in the following one-hour period while benzene formation decreases, phenol formation remains constant.