The valorization of various wastewater for hydrogen production by photocatalytic oxidation

Abstract

Hydrogen is a clean, green and sustainable energy and photocatalysis a better approach for hydrogen production from various wastewaters. It was aimed to evolve new hybrid solar-driven catalysts for photocatalytic hydrogen production from various wastewaters. Firstly, catalysts were synthesized. Their characterization study were performed and PL results show that the most promising catalyst was GLFO. The impacts of pH, catalyst loading and light over hydrogen production from SMS were investigated using all synthesized catalysts. The hybrid catalysts show higher efficiency. FFD was created to elucidate the impacts of reaction parameters and graphene content of catalyst had a major impact. To optimize the reaction parameters for all hybrid catalysts, an experimental matrix was created using BBD. The higher hydrogen amounts were observed using GLFO. The same experimental matrix was used to search the effects of reaction parameters over produced hydrogen amounts from sugar beet wastewater using all hybrid catalysts and the highest hydrogen production was observed using GLFO. The observed reaction followed first order reaction model based on TOC removal. Therefore, the degradation of organic pollutants in wastewater streams and hydrogen evolution could simultaneously be achieved. Same experimental matrix was also used for hydrogen evolution from DBU using all hybrid catalysts. Relatively lower hydrogen amounts were obtained so that it was also treated under subcritical conditions. FFD was created to search the impacts of reaction parameters and NaOH concentration and current density had an impact over DBU removal. Based on GC-MS results, the hazardous intermediates did not form during hydrothermal electrolysis.

Hidrojen temiz, yeşil ve sürdürülebilir bir enerjidir ve fotokataliz, çeşitli atık sulardan hidrojen üretimi için iyi bir yaklaşımdır. Çeşitli atık sulardan fotokatalitik hidrojen üretimi için yeni hibrit gün ışığına duyarlı katalizörlerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. İlk olarak, katalizörler sentezlenmiştir. Karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır ve PL sonuçları, en umut verici katalizörün GLFO olduğunu göstermiştir. Sentezlenen tüm katalizörler kullanılarak pH, katalizör yüklemesi ve ışığın sukroz model çözeltisinden hidrojen üretimi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Hibrit katalizörler daha yüksek verimlilik göstermiştir. FFD ile reaksiyon parametrelerinin etkilerini açıklamak için obir deney deseni oluşturulmuştur ve katalizörün grafen içeriğinin büyük bir etkisi olduğu belirlenmiştir. Tüm hibrit katalizörler için reaksiyon parametrelerini optimize etmek için BBD kullanılarak bir deneysel matris oluşturulmuştur. GLFO varlığında daha yüksek hidrojen miktarları gözlemlenmiştir. Tüm hibrit katalizörler kullanılarak şeker pancarı atık suyundan üretilen hidrojen miktarları üzerinde reaksiyon parametrelerinin etkilerini araştırmak için aynı deney matrisi kullanılmış ve en yüksek hidrojen üretimi GLFO varlığında gözlemlenmiştir. Gözlenen reaksiyon, KOİ giderimine dayalı birinci dereceden reaksiyon modelini takip etmiştir. Sonuç olarak, atık su akımlarındaki organik kirleticilerin bozunması ve hidrojen üretimi eş anlı gerçekleştirilebilir. Aynı deneysel matris, tüm hibrit katalizörler varlığında DBU'dan hidrojen üretimi için de kullanılmıştır. Nispeten daha düşük hidrojen miktarları elde edilmiştir. Bu sebeple, kritik altı koşullar altında da arıtılmıştır. Reaksiyon parametrelerinin etkilerini araştırmak için FFD ile bir deney deseni oluşturulmuştur ve NaOH konsantrasyonu ve akım yoğunluğu, DBU'nun giderimi üzerinde bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. GK-KS sonuçlarına göre, hidrotermal elektroliz sırasında tehlikeli ara ürünlerin oluşmadığı belirlenmiştir.