Yaygın kullanılan endokrin bozucu mikrokirleticilerin anodik oksidasyon prosesiyle sudan gideriminin araştırılması: Estron ve fluoksetin örneği
Investigation of removal of commonly used endocrine disrupting micropollutants from wastewater by anodic oxidation process: The case of Estrone and fluoxetine
Yazar: DENİZ KASKA
Danışman: PROF. DR. GÜLEDA ENGİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Fluoksetin (FLX) serotonin geri alım inhibitörleri (SSRI) grubundan bir antidepresandır. Ağız yoluyla alındıktan sonra, yaklaşık %10 oranında kısmen metabolize olurlar ve bu nedenle dışkı ile atılırlar. Böylece, mikrobiyal bozunmaya dirençli FLX atıksu arıtma tesislerine (AAT) girer. AAT'lerde giderilemeyen FLX, arıtılmış atıksu deşarjı yoluyla yüzey sularına karışır. FLX'e kronik maruziyet organizmaların biyolojik aktivitesini değiştirir. Endokrin sistemlerde işlev bozukluklarına ve embriyo gelişiminde anormalliklere neden olurlar.  Östrojenik mikrokirleticilerden biri olan Estron (E1), su kütlelerinde artan kalıcılığı ve endokrin bozucu faaliyetleri nedeniyle endişe kaynağıdır. Östrojenler, düşük konsantrasyonlarda bile suda uzun süre kalıcı olmaları nedeniyle oldukça tehlikelidir. Geleneksel su arıtma süreçlerinin bu mikrokirleticileri gidermek için yetersiz olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, bu tez çalışmasında, çok yönlülüğü ve ölçeklenebilirliği nedeniyle gelişmiş bir elektrooksidasyon prosesi olan anodik oksidasyon (AO) ile FLX ve E1 giderimi incelenmiştir. AO prosesi yüksek enerji verimliliği, düşük sıcaklık ve kolay kullanım avantajlarına sahiptir. Bu çalışmada 6 farklı karışık metal oksit (KMO) kaplı anot elektrot (TiO2, Pt/TiO2, IrO2/TiO2, RuO2/TiO2, TiO2/IrO2-Ta ve TiO2/IrO2-RuO2-SnO2) ve katot elektrot olarak grafit kullanılmıştır. Uygulanan akım yoğunluğu, pH ve reaksiyon süresinin FLX ve E1 giderim verimi üzerindeki etkisi araştırılmıştır. pH:5 ve süre 120 dk olarak ele alındığında 25 mg/L konsantrasyona sahip FLX, IrO2/TiO2 anot için %91,5 ve TiO2/RuO2 elektrot için %93,9 oranında giderilmiştir.  Sonuçları E1 için değerlendirdiğimizde, Pt/TiO2 ve IrO2/TiO2 anot elektrotları en iyi E1 giderimini sağlamıştır. Arıtım için optimum pH değeri sentetik atıksuyun pH'ı olan 8,3, uygulanan akımın değeri ise 1,5 A olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada FLX ve E1'in AO prosesi ile başarılı bir şekilde giderildiği görülmüştür.

Abstract:
Fluoxetine (FLX) is an antidepressant from the group of serotonin reuptake inhibitors (SSRIs). After oral ingestion, they are partially metabolized in about 10% of cases and are therefore excreted in the feces. Thus, FLX resistant to microbial degradation reaches wastewater treatment plants (WWTPs). FLX that cannot be removed in WWTPs enter surface waters, the ultimate receiving environment, through the discharge of treated wastewater. Chronic exposure to FLX alters the biological activity of organisms. Estrone (E1), one of the estrogenic micropollutants, is of concern due to its increasing persistence in water bodies and its endocrine-disrupting activities. Estrogens are highly hazardous due to their long persistence in water, even at low concentrations. Conventional wastewater treatment processes are known to be insufficient to remove these pollutants. Conventional water treatment processes are known to be insufficient to remove these micropollutants. Therefore, in this thesis, FLX and E1 removal by anodic oxidation (AO), an advanced electrooxidation process due to its versatility and scalability, was investigated. The AO process has the advantages of high energy efficiency, low temperature and easy operation. In this thesis, 6 different mixed metal oxide (MMO) coated anode electrodes (TiO2, Pt/TiO2, IrO2/TiO2, RuO2/TiO2, TiO2/IrO2-Ta and TiO2/IrO2-RuO2-SnO2) and graphite as cathode electrode were used. The effect of applied current density, pH and reaction time on FLX and E1 removal efficiency was investigated. pH: 5 and time 120 min, FLX with a concentration of 25 mg/L was removed 91.5% for IrO2/TiO2 anode and 93.9% for RuO2/TiO2 electrode. The results showed that Pt/TiO2 and IrO2/TiO2 anode electrodes provided the best E1 removal. The optimum pH value for the treatment was 8.3, which is the pH of the synthetic wastewater, and the value of the applied current was 1.5 A. In this study, FLX and E1 were successfully removed by the AO process.