Türkiye'de kullanımı en fazla olan seçilmiş antibiyotik ilaçlarının atıksudan biyo-sentez demir nanopartikülleri ile giderimi
Removal of selected antibiotics among the mostly used ones in Turkey from wastewater by bio-synthesized iron nanoparticles
Yazar: DERYA AKSU DEMİREZEN
Danışman: PROF. DR. YALÇIN ŞEVKİ YILDIZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Türkiye'de T.C. Sağlık Bakanlığı Akılcı İlaç Kullanımı Dairesi Başkanlığının 2013 – 2015 yılları arasında belirlemiş olduğu kullanımı en çok olan beta-laktam antibiyotik ilaçlarındaki amoksisilin (AMX) maddesi seçilip, sulu çözeltisi hazırlanarak Ceratonia siliqua (keçiboynuzu) perikarp ekstraktından sentezlenen biyo-sentez demir nanopartikülleri (gINPs) ile giderimi çalışılmıştır. Biyo-sentez demir nanopartiküller, keçiboynuzu perikarp ekstraktı içinde bulunan biyomateryallerin indirgeme, kaplama ve stabilize etme işlemleri neticesinde üretilmiştir.
Bu çalışmada değişen miktarlarda başlangıç AMX konsantrasyonu, gINPs dozu, başlangıç sıcaklık ve pH değerleri denenmiştir. Deneysel sonuçlar, kapalı sistemde pH 2 ve 25 ± 3 °C oda sıcaklığında, 5 mg/L AMX'in 0,04 g/L gINPs dozu ile reaksiyona girerek % 99 giderim olduğunu göstermiştir. Deneysel veri, değişen tüm parametrelerde 1:50 AMX/gINPs molar oranında 0,03 ± 0,001 dak-1 reaksiyon hızı ile 24 dakika yarılanma süresinde birinci dereceden reaksiyona uygun olarak ilerlediğini göstermiştir. Termodinamik analiz ise negatif entalpi değerine (-52 kJ.mol-1) bağlı olarak reaksiyonun ekzotermik ve negatif standart serbest enerji değişimi değerine (-108 kJ.mol-1) bağlı olarak kendiliğinden oluşan reaksiyon olduğunu göstermiştir. Giderim veriminin ise artan AMX konsantrasyonu, pH ve sıcaklık ile azalmakta olduğu görülmüştür. Sentetik evsel atıksu içerisindeki AMX parçalanması ise 180 dakika reaksiyon süresinde 5 mg/L AMX konsantrasyonunda 0,08 g/L gINPs doz ile % 100 giderim verimi olarak sağlanmıştır. AMX gideriminde ana mekanizmanın degradasyon olduğu Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrometre, UV-visible spektrofotometre, toplam organik karbon analizleri ile tespit edilmiştir.

Abstract:
Beta-lactam antibiotic amoxicillin (AMX) was selected among the most used antibiotics in Turkey between 2013 – 2015 according to the Rational Pharmaceutical Usage Department of Health Ministry. Beta-lactam antibiotic active material amoxicillin degradation in aqueous solution using green synthesized iron nanoparticles (gINPs) by Ceratonia siliqua (carob) pericarp extract was studied. Iron nanoparticles were produced by the reducing, capping and stabilizing biomaterials found in the Ceratonia siliqua (carob) pericarp extract. 
Degradation experiments were conducted at different initial AMX concentration, gINPs dose, initial pH, and initial temperature. The results showed that 5 mg/L amoxicillin solution with pH 2 value was treated by using a dose of 0.04 g/L gINPs at the closed system at 25 ± 3 °C room temperature with 99 percent removal efficiency. The AMX degradation process followed pseudo-first-order kinetics. The thermodynamic analysis showed that the process is exothermic and spontaneous based on negative enthalpy (-52 kJ.mol-1) and negative standard energy value (-108 kJ.mol-1). Kinetic studies showed that the first-order rate constant at 0.03 ± 0.001 min-1 with 24 min. half-life at 1:50 AMX/gINPs ratio. The removal efficiency decreased by increasing the AMX concentration, pH, and temperature. AMX degradation in synthetic domestic wastewater was achieved by 100 % percent at 5 mg/L AMX concentration with 0.08 g/L gINPs dose at 180 min reaction time. The main removal mechanism of AMX was determined as degradation according to the UV-Vis spectrophotometer, Fourier transform infrared spectroscopy and total organic carbon analysis.