Ti/IrO2-RuO2 ve bor katkılı elmas (BDD) elektrotlarının kullanıldığı elektrooksidasyon prosesi ile ilaç etken maddesinin arıtımı
Treatment of active pharmaceutical substance by electrooxidation process using Ti/IrO2-RuO2 and boron doped diamond (BDD) electrodes
Yazar: BÜLENT CEYLAN
Danışman: PROF. DR. ABDURRAHMAN AKYOL
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Nüfus artışı, salgın hastalıklar gibi nedenlerle tüm dünyada ilaç tüketimi artış göstermiştir. Su kaynaklarına ulaşan bu ilaçlardaki etken maddeler canlıların bünyesinde birikmektedir. Geleneksel yöntemlerle gerektiği kadar arıtılamayan bu toksik etken maddelerin arıtılması için alternatif olarak ileri arıtma yöntemleri kullanılmaktadır. Bu ileri arıtma yöntemlerinden elektrooksidasyonun kolay işletilmesi, farklı atıksularda uygulanabilirliği ve kirleticileri CO2 ve H2O'ya kadar parçalayabilme gibi özelliklerinden dolayı son yıllarda dikkat çekmektedir. Bu tez kapsamında yaygın olarak kullanılan antibiyotiklerden olan amoksisilinin elektrooksidasyon ileri arıtma prosesiyle giderimi araştırılacaktır.
Elektrooksidasyon prosesi, anot ve katotta elektrokimyasal reaksiyonların gerçekleşmesi sonucu oluşan hidroksil radikalleri ve diğer reaktiflerin kirleticileri parçalaması prensibine dayanır. Elektrooksidasyon prosesinde kimyasal sarfiyatı gerekmediği, ikincil kirlilik ve çamur oluşumu olmadığı için umut vadeden çevre dostu bir teknolojidir. 
Bu çalışmada bir antibiyotik çeşidi olan amoksisilinin (AMX) elektrooksidasyon prosesinde elektrot performansının belirlenmesine ve proses optimizasyonuna odaklanılmıştır. Anot olarak Ti/IrO2-RuO2 ve BDD elektrotlar kullanılmış olup akım yoğunluğu, pH, iletkenlik, elektrolit türü ve kirletici konsantrasyonu parametreleri için toplam organik karbon (TOK) ve amoksisilin giderim verimleri üzerinden elektrotların karşılaştırılması yapılmıştır.
Yapılan çalışmalar sonucunda BDD elektrotta arıtma performansının daha yüksek olduğu görülmüştür. Aynı zamanda her iki elektrot içinde pH 11 de en yüksek giderim verimlerine ulaşılmıştır. Farklı akım yoğunluklarının da denendiği çalışmada akım yoğunluğu arttıkça arıtma veriminin de arttığı gözlenmiştir. 90 dakikalık reaksiyon sonucunda yapılan TOK giderim veriminde; BDD için 100A/m2 de %62.2 iken 600A/m2 de %90.7'ye yükselmiştir. Ti/IrO2-RuO2 için ise 100A/m2 de TOK giderim verimi %36.3 iken 600A/m2 de %65.1'dir. Bu sonuçta olduğu gibi yapılan tüm deneylerde BDD elektrot Ti/IrO2-RuO2 'a göre hem AMX hem TOK giderimi açısından daha iyi sonuçlar vermiştir.

Anahtar Kelimeler: İleri oksidasyon prosesleri, Elektrooksidasyon, İlaç atık suyu, Amoksisilin, BDD, Ti/IrO2-RuO2

Abstract:
Drug consumption has increased all over the world due to reasons such as population growth and epidemic diseases. These drug-active substances that reach water sources accumulate in the bodies of living things. Advanced treatment methods are used as an alternative for the treatment of these substances, which cannot be purified as much as necessary by traditional methods. Electrooxidation, which is also the subject of this thesis, is an effective treatment technique for the treatment of pharmaceutical wastewater.
The process is the decomposition of pollutants by hydroxyl radicals and other reagents formed as a result of electrochemical reactions at the anode and cathode. It is an environmentally friendly technology that shows promise because there is no need for chemical consumption in the electrooxidation process, there is no secondary pollution and sludge formation.
In this study, the aim of this study is to determine the electrode performance and process optimization of amoxicillin (AMX), a type of antibiotic, in the electrooxidation process. Ti/IrO2-RuO2 and BDD electrodes were used as anode and comparison of electrodes was made on total organic carbon (TOK) and amoxicillin removal efficiency for current density, pH, conductivity, electrolyte type and pollutant concentration parameters.
As a result of the studies conducted, it has been seen that the purification performance of the BDD electrode is higher. At the same time, the highest efficiencies at pH 11 were achieved in both electrodes. In the study, where different current densities were also tested, it was observed that the purification efficiency increased as the current density increased. as a result of the 90-minute reaction, the filling efficiency increased to 90.7% at 600A/m2 compared to 62.2% at 100A/m2 for BDD. For Ti/IrO2-RuO2, the filling efficiency at 100A/m2 is 36.3%, while at 600A/m2 it is 65.1%. As with this result, in all experiments performed, the BDD electrode gave better results in terms of both AMX and TOC removal compared to Ti/IrO2-RuO2.

Key Words: Advanced Oxidation Processes, Electrooxidation, Pharmaceutical Wastewater, Amaoxicillin, BDD, Ti/IrO2-RuO2,