Fenolik türevlerin substutient tür/sayı ve pozisyonlarının bazı ileri oksidasyon prosesleriyle toksisite giderimi üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of substuti̇ent type / number and position of phenolic derivatives on toxicity removal by some advanced oxidation processes
Yazar: ŞEYDA DENİZ AYDIN
Danışman: DOÇ. DR. ZEYNEP CEYLAN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Halk Sağlığı = Public Health ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada; gerek USEPA (Aralık-2014), gerekse Avrupa Birliği tarafından (2455/2001/CE) temiz su yasası kapsamında öncelikli toksik kirleticiler listesine girmiş, halk sağlığı ve sucul ekosistem açısından ciddi tehditler oluşturan , kloro ve nitro substutie fenol türevlerinden , endüstride en yoğun kullanılan 4 farklı fenol türevi seçilerek  toksisitesi , giderimi  ve parçalanabilirliği araştırılmıştır. Özellikle substutient türü , substutient pozisyonu ve substutient sayısının toksisite üzerine etkilerini ortaya koyabilme adına substutie fenol türevinin (2-KF, 2,4-DKF, 2–NF, 2,4-DNF)  sentetik numuneleri  hazırlanarak proses öncesi ve sonrası (fenton/fenton benzeri)  toksisite ölçümleri yapılmıştır.
İnsani ve endüstriyel faaliyetlerden dolayı atık sulardaki ve yüzeyel sulardaki  varlığı, biyoakümülasyona yatkınlıkları, kanserojen etkileri, yüksek toksisite ve zayıf biyobozunurlukları ile acilen çözüm bekleyen potansiyel bir problem olarak karşımıza çıkan kloro ve nitro fenollerin parçalanabilirliği; Fenton ve Fenton Benzeri Prosesleri (optimal koşullarda) uygulanarak, model kirletici konsantrasyonları, KOİ ve TOK parametreleri ölçülmek suretiyle, toksisite ölçümleri ise fotobiyolüminesans yöntemi üzerine kurulmuş DIN/EN/ISO 11348-2 standart metoduna göre Vibrio fischer bakterileri kullanılarak  araştırılmıştır. Kirleticilerin toksisitelerinin istatistiksel analizi ise One Way ANOVA testi ile yapılmıştır.
Çalışmanın birinci aşamasında; kirleticilerimizin (2-KF, 2,4-DKF, 2–NF, 2,4-DNF)  Fenton Prosesi sonrası model kirletici giderim verimleri %95-100 aralığında, KOİ giderim verimleri %64-85 aralığında, TOK giderim verimleri ise %52-66 aralığında, Fenton Benzeri Prosesi sonrasında ise model kirletici giderim verimleri %92-100 aralığında, KOİ giderim verimleri %60-77 aralığında, TOK giderim verimleri ise %40-61 aralığında gözlemlenmiştir. 
Çalışmanın ikinci aşamasında ise; kirleticilerimizin proses öncesi yapılan toksisite ölçümleri sonucunda EC50(mg/L) ve Toksik Birim değerleri (TB); sırasıyla 2-KF için 8,10-12,34, 2,4-DKF için 2,24-44,67, 2-NF için 13,43-7,44, 2,4-DNF için 8,92-11,21 olarak ölçülerken proses sonrasında EC50 hatta EC20 ve TB değerlerinin gözlemlenemeyecek derecede düştüğü belirlenmiştir.
Substutient olarak klorun nitroya göre toksik etkisinin daha yüksek olduğu ve de substutient sayısı arttıkça toksisitenin arttığı ancak 2- yani orto pozisyonda  bağlı olan  gerek klor gerekse nitro grubunun fenolün -OH grubuyla cis pozisyonda 5 ve 6 üyeli H-köprü bağı yaparak halka oluşturduğu için inaktif duruma geçip beklenildiği kadar toksisite üzerine etki gösteremediği de ortaya konmuştur.

Abstract:
This study researched the chloro and nitro substituent phenol derivatives intensely used in industry forming a serious threat to public health and aqueous ecosystems which are included in the priority toxic pollutant list within the scope of clean water regulations in the US EPA (December 2014) and in the European Union (2455/2001/CE). The most commonly used 4 different chloro and nitro substituent phenol derivatives were chosen and toxicity, removal and degradability was researched. In the name of revealing the effects of the substituent type, substituent position and substituent number on toxicity, especially, synthetic samples of the substituent phenol derivatives were prepared (2-CP, 2,4-DCP, 2-NP, 2,4-DNP) and toxicity measurements were performed before and after processing (Fenton/Fenton-like).
With presence in wastewater and surface waters due to human and industrial activities, tendency toward bioaccumulation, cancerogenic effects, high toxicity and weak biodegradability causing potential problems, the degradability of chloro and nitro phenols was investigated with the Fenton and Fenton-like processes. These processes were applied in optimal conditions, with the model pollutant concentrations, COD and TOC parameters measured and toxicity measurements performed using a photobioluminescence method with Vibrio fischer bacteria according to the DIN/EN/ISO 11348-2 standard method. Statistical analysis of the toxicity of pollutants was performed with the one-way ANOVA test.
In the first stage of the study, the pollutants (2-CP, 2,4-DCP, 2-NP, 2,4-DNP) were found to have removal efficiency of 95-100%, COD removal efficiency of 64-85% and TOC removal efficiency of 52-66% after the Fenton process. For the Fenton-like process, the removal efficiency for model pollutants was observed to be 92-100% with COD removal efficiency of 60-77% and TOC removal efficiency of 40-61% for the pollutants respectively. 
In the second stage of the study, at the end of toxicity measurements of pollutants before processing, EC50 (mg/L) and toxic unit values (TU) were 8,10-12,34 for 2-CP, 2,24-44,67 for 2,4-DCP, 13,43-7,44 for 2-NP and 8,92-11,21 for 2,4-DNP. After processing, it was determined that EC50 and even EC20 and TU values fell to unobservable levels.
The chloro substituent had higher toxic effect compared to nitro and as the number of substituents increased the toxicity increased. With bonding in the 2- or ortho position for both chloro and nitro groups, they bond with the 5- and 6-member H-bridge bond in cis position on the phenol -OH group to form a ring and become inactive. However, this was revealed not to have the expected effect on toxicity.