Hibrit alüminyum-demir elektrotlar kullanılarak tetrasiklin antibiyotiğinin sulu çözeltilerden elektrokoagülasyon ile giderilmesi
Removal of tetracycline antibiotic from aqueous solutions by electrocoagulation using hybrid aluminum-iron electrodes
Yazar: MELTEM GÖKTAŞ
Danışman: PROF. DR. BAHADIR KÜRŞAD KÖRBAHTİ
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Son yıllarda yaygın olarak kullanılan antibiyotiklerin çevrede kalıntıları tespit edildiğinden antibiyotikler kirletici olarak tanımlanmıştır. Antibiyotik kalıntıları hem insan sağlığı üzerinde hem de çevre üzerinde riskler oluşturmaktadır. Bu riskleri ortadan kaldırmak için antibiyotiklerin çeşitli arıtım yöntemleri geliştirilmektedir. Bu çalışmada hibrit alüminyum-demir elektrotlar kullanılarak tetrasiklin antibiyotiğinin sulu çözeltilerden elektrokoagülasyon ile giderilmesi araştırılmıştır. Tetrasiklin antibiyotiğinin elektrokoagülasyon yöntemi ile giderilmesi, NaCl elektroliti varlığında, alüminyum-alüminyum (Al-Al), alüminyum-demir (Al-Fe) ve demir-demir (Fe-Fe) elektrot tipi kullanılarak kesikli elektrokimyasal reaktörde araştırılmıştır. 200-1000 mg/L tetrasiklin başlangıç derişimi, 2-10 g/L elektrolit derişimi, 4-20 mA/cm2 akım yoğunluğu ve 20-60°C reaksiyon sıcaklığı aralığındaki işletim parametrelerinin etkileri incelenmiştir. Optimum işletim koşulları cevap yüzey yöntemi (RSM) kullanılarak Al-Al, Al-Fe ve Fe-Fe elektrot konfigürasyonları için tetrasiklin başlangıç derişimi 800 mg/L, elektrolit derişimi 6 g/L, akım yoğunluğu 8 mA/cm2 ve reaksiyon sıcaklığı 40°C olarak belirlenmiştir. Tetrasiklin antibiyotiğinin sulu çözeltilerden elektrokoagülasyon ile gideriminde gerçekleşen reaksiyonun kinetik çalışması tetrasiklin derişimi ve KOİ derişimi temelinde gerçekleştirilmiştir. Tetrasiklin derişimi temelinde integral yöntemiyle belirlenen birinci dereceden reaksiyon hızı denklemi ile reaksiyon hız sabiti Al-Al elektrot tipi için 0.3239 min⁻1, Al-Fe elektrot tipi için 0.3741 min⁻1ve Fe-Fe elektrot tipi için 0.3097 min⁻1 olarak hesaplanmıştır. KOİ derişimi temelinde integral yöntemiyle belirlenen ikinci dereceden reaksiyon hızı denklemi ile reaksiyon hız sabiti Al-Al elektrot tipi için 5×10⁻4 Lmg⁻1min⁻1, Al-Fe elektrot tipi için 4×10⁻4 Lmg⁻1min⁻1 ve Fe-Fe elektrot tipi için 3×10⁻4 Lmg⁻1min⁻1 olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
In recent years, the residues of antibiotics, which are widely used, have been detected in the environment, and however, antibiotics have been identified as contaminants. Antibiotic residues pose risks to both human health and the environment. Various treatment methods of antibiotics have been developed to eliminate these risks. In this study, the removal of tetracycline antibiotic from aqueous solutions by electrocoagulation was investigated using hybrid aluminum-iron electrodes. The elimination of tetracycline antibiotic by electrocoagulation method was investigated in a batch electrochemical reactor using aluminum-aluminum (Al-Al), aluminum-iron (Al-Fe) and iron-iron (Fe-Fe) electrode type in the presence of NaCl electrolyte. The effects of operating parameters were investigated in the range of 200-1000 mg/L tetracycline initial concentration, 2-10 g/L electrolyte concentration, 4-20 mA/cm2 current density and 20-60°C reaction temperature were investigated. The optimum operating conditions were determined using the response surface methodology (RSM) such as tetracycline initial concentration 800 mg/L, electrolyte concentration 6 g/L, current density 8 mA/cm2 and reaction temperature 40°C for Al-Al, Al-Fe and Fe-Fe electrode configurations. The kinetic study of the reaction in the elimination of tetracycline antibiotic from aqueous solutions by electrocoagulation was carried out on the basis of tetracycline concentration and COD concentration. The first order reaction rate equation was determined by integral method based on tetracycline concentration and the reaction rate constant was calculated as 0.3239 min⁻1 for Al-Al electrode type, 0.3741 min⁻1 for Al-Fe electrode type and 0.3097 min⁻1 for Fe-Fe electrode type. The second order reaction rate equation was determined by integral method based on COD concentration and reaction rate constant was calculated as 5×10⁻4 Lmg⁻1min⁻1 for Al-Al electrode type, 4×10⁻4 Lmg⁻1min⁻1 and Fe-Fe electrode type for Al-Fe electrode type 3×10⁻4 Lmg⁻1min⁻1.