Farklı organik atıklardan elde edilen aktif karbonlar kullanılarak farmasötik bileşiklerin giderimi
Removal of pharmakeutical compounds using aktivated carbon from different organic waste
Yazar: SİNEM TEMİZ SEYMEN
Danışman: PROF. DR. FERYAL AKBAL
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tez çalışmasında, iki ayrı farmasötik olan Amoksisilin (AMOK) ve Diklofenağın (DKF) farklı organik atıklardan üretilen aktif karbonlar ile arıtımı üzerine bir araştırma yapılmıştır. Aktif karbonun adsorbent olarak kullanılmasının yanı sıra Fe2+ ile modifiye edilerek peroksimonosülfat (PMS) oksidan varlığında katalizör olarak etkinliği de incelenmiştir. Aktif karbon üretimi için hammadde olarak organik atıklardan ceviz (Juglans regia L.), antep fıstığı (Pistacia vera) ve çam fıstığı (Pinus pinea) kabukları kullanılmıştır. Aktif karbonlar iki yöntemle üretilmiştir. İlk yöntemde aktif karbonlar seçilen organik atıkların NaOH varlığında karbonizasyon işlemine tabi tutulmasıyla üretilmiştir (AK-C, AK-AF, AK-ÇF). İkinci yöntemde ise en etkili arıtımı sağlayan aktif karbon türü seçilerek (AK-C) Fe2+ ile modifiye edilmiş ve oksidasyon işlemlerinde katalizör olarak kullanılmıştır (FeAK-C). Aktif karbonların morfolojik yapısı SEM analizi ile belirlenmiştir. Klasik adsorpsiyon deneylerinde aktif karbonlar ile AMOK ve DKF gideriminde, adsorban dozajı, başlangıç pH değerleri, başlangıç çözelti konsantrasyonu, sıcaklık, temas süresi gibi çeşitli parametrelerin etkileri incelenmiştir. Oksidasyon deneylerinde ise başlangıç pH değeri, PMS konsantrasyonu ve katalizör dozajı parametrelerine bakılmıştır. AMOK ve DKF gideriminde en etkili adsorbent olarak AK-C seçilerek oksidasyon prosesinde katalizör olarak kullanılmıştır. Sonuçlar karşılaştırıldığında Fe2+ ile modifiye edilmiş aktif karbonla adsorpsiyona (Fe-AK-C) kıyasla aktif karbon katalizörlüğünde oksidasyon işleminin farmasötik gideriminde daha etkili bir yöntem olduğu tespit edilmiştir. AMOK için uygulanan kinetik çalışmalarda, AK-C'nin Yalancı İkinci Derece Modele, AK-AF ve AK-ÇF'nin Yalancı Birinci Derece Modele uyum sağladıkları, DKF için ise AK-C ve AK-AF'nin Yalancı İkinci Derece Kinetik Modele daha yakın oldukları görülmüştür. İzoterm sonuçları; AMOK adsorpsiyonu için AK-C ile AK-ÇF Khan izotermine, AK-AF ise Toths izotermine uyum sağladığını gösterirken, DKF adsorpsiyonu için AK-C'nin Sips izoterminde, AK-AF'nin ise Toths izoterminde en yüksek regresyon değerine ulaştığını göstermiştir. Sonuç olarak, hazırlanan aktif karbonların (AK-C, AK-AF, AK-ÇF), literatürde bulunan çeşitli adsorbanlarla karşılaştırıldığında bu tez kapsamında üretilen aktif karbonların AMOK ve DKF içeren atıksuların arıtımında daha verimli olduğu ve oksidasyon proseslerinde etkili bir katalizör olarak tercih edilebileceği görülmüştür.

Abstract:
In the thesis study, research was conducted on the treatment of two different drugs, Amoxicillin (AMOX) and Diclofenac (DCF), with activated carbons produced from different organic wastes. In addition to using avtivated carbon as an adsorbent, its effectiveness as a catalyst was also examined by modifying it with Fe2+ in the presence of peroxymonosulfate (PMS) oxidant. Walnut (Juglans regia L.), peanut (Pistacia vera) and pine nut (Pinus pinea) shells from organic waste were used as raw materials in the production of activated carbon. Activated carbons were produced by two methods. In the first method, activated carbons were produced by carbonization of the selected organic wastes in the presence of NaOH (AC-C, AC-AF, AC-ÇF. In the second method, the activated carbon that provides the most effective removal was selected (AC-C) and modified with Fe2+ and used as a catalyst in oxidation processes (Fe-AC-C). The morphological structure of activated carbons was determined by SEM analysis. In classical adsorption experiments, the effects of various parameters such as adsorbent dosage, initial pH values, initial solution concentration, temperature and contact time on AMOX and DCF removal by activated carbons were examined. In oxidation experiments, the effect of initial pH, initial PMS and initial catalyst dosage were examined. AC-C was selected as the most effective adsorbent in the removal of AMOX and DCF and was used as a catalyst in the oxidation process. When the result were compared, it was determined that the activated carbon catalyzed oxidation process was a more effective method in pharmaceutical removal compared to adsorption by Fe2+ modified activated carbon (Fe-AC-C). In kinetic studies conducted with AMOX, AC-C fits better the PseudoSecond Order Model, AC-AF and AC-ÇF fit better the Pseudo-First Order Model, while for DCF, AC-C and AC-AF fit better with the Pseudo Second Order Kinetic Model. Isotherm results show that for AMOX adsorption, AC-C and AC-ÇF fit the Khan isotherm and AC-AF fits the Toths isotherm, while for DCF adsorption, AC-C has the highest regression coefficient for the Sips isotherm and AC-AF has the highest regression coefficient for the Toths isotherm. gave. As a result, when the prepared activated carbons (AC-C, AC-AF, AC-ÇF) were compared to various adsorbents found in the literature, it was seen that the activated carbons produced in this thesis were more efficient in the treatment of wastewater containing AMOX and DCF and could be preferred as an effective catalyst in oxidation processes.