Mineralization of olive mill wastewater under hydrothermal conditions

Abstract

The purpose of this study is to reduce the total organic carbon (TOC) and chemical oxygen demand (COD) concentrations, color, the concentration of total phenolic compounds of olive mill wastewater (OMW) by hydrothermal degradation in subcritical water medium with and without using hydrogen peroxide (H2O2). In addition to this, investigation of effect of reaction temperature, reaction time and H2O2 concentration on the reduction of TOC, COD, color and total phenolic content; and controlling the generation of secondary pollutants during the reactions are other objectives of this study. Hydrothermal degradation reactions were performed at 150-250 ºC of reaction temperature, 30-120 minutes of reaction duration with 0-100 mM H2O2. Experimental design and statistical analysis (ANOVA) were carried out by Minitab. The main product of partial mineralization of OMW was acetic acid. Increase in the reaction temperature and time resulted in increasing TOC reduction rates significantly. On the other hand, presence of H2O2 did not affect the removal efficiency of TOC concentration significantly because of competition of hydroxyl free radicals by H2O2 and target molecule (OMW). The best yield (31.65%) of TOC reduction was achieved with a reaction at 250 ºC, 120 min and without using H2O2.

Bu çalışmanın amacı zeytin karasuyunun toplam organik karbon (TOK) konsantrasyonunu, kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) konsantrasyonunu, rengini, toplam fenolik bileşik konsantrasyonunu hidrojen peroksit (H2O2) kullanarak ya da kullanmadan hidrotermal koşullar ve kritik altı suyu ortamında en aza indirmektir. Buna ek olarak, reaksiyon parametresi olan reaksiyon sıcaklığı, reaksiyon süresi ve H2O2 miktarı değişiminin TOK ve KOİ konsantrasyonu, renk ve toplam fenolik bileşik konstrasyonu azalması üzerindeki etkisini incelemek ve ikincil kirleticilerin oluşmasını kontrol etmektir. Hidrotermal bozunma reaksiyonları 150-250 C reaksiyon sıcaklığında, 30-120 dakika reaksiyon süresinde ve 0-100 mM H2O2 miktarında gerçekleştirilmiştir. Deneysel tasarım ve istatistiksel analiz (ANOVA) Minitab programında yapılmıştır. Zeytin karasuyunun kısmi mineralizasyonun ürünü asetik asittir. Reaksiyon sıcaklığı ve süresindeki artış TOK giderim oranındaki artışa önemli oranda etken olmuştur. Öte yandan, hidrojen peroksit varlığının TOK giderimine etkisi reaksiyon sıcaklığı ve süresine oranla daha önemsiz bulunmuştur. Bunun sebebi, hidrojen peroksitli ortamda hidrojen peroksit ile hedef molekül (zeytin karasuyu) arasındaki etkileşim sonucu meydana gelen serbest hidroksil radikallerin oluşturduğu rekabetçi ortamdır. TOK giderimindeki en iyi sonuç (31.65%) 250 ºC’de, H2O2 olmadan 120 dakika boyunca gerçekleştirilen reaksiyon ile elde edilmiştir.