Bazı ilaç mikrokirleticilerinin suların yeniden kullanımına etkilerinin sürdürülebilirlik açısından değerlendirilmesi
Assessment of some pharmaceutical micropollutants effects on water reuse in the frame of sustainability
Yazar: BAREERA MARYAM
Danışman: PROF. HANİFE BÜYÜKGÜNGÖR
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
İklim değişikliği, hızlı kentleşme, sanayileşme ve turizm ile büyük miktarda atık su deşarjı, atık su geri kazanımı, Türkiye'nin çok büyük bir potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Atık suyun geri kazanılması ve yeniden kullanılması, değerli tatlı su kaynaklarını korumak için oldukça önemlidir. Tarımsal kullanım gibi düşük kaliteli suyun yeniden kullanım uygulamaları şu an için yeterli olsa da, gelecekte, geri kazanılan daha yüksek kalitede ki suyun yeniden kullanımı beklenmektedir. Bu nedenle, yüksek kaliteli suyu değerlendirmede ve yeniden kullanımında ileri atıksu arıtımı için optimum çözümü belirlemek adına iki teknik, adsorpsiyon ve nanofiltrasyon çalışmaları incelenmiştir. Giderim potansiyeli, laboratuvarda, ng/L ile µ/L  değerleri arasında değişen eser konsantrasyonlarda ve atık su içinde tespit edilen üç refrakter farmasötik (İbuprofen (IBU), Diklofenak (DIC) ve Parasetamol (PARA)) için incelenmiştir. Deneyler, bilinen miktarlarda farmasötik ilavesiyle sentetik atık suda gerçekleştirilmiştir. Membranlar, mikro-kirleticilerin (ilaçların) geri kazanımı sağlanan suya geçişini engellemek için kullanılabilir. Bu çalışmada, seçilen ilaçların sentetik atık sulardan filtrasyonu için iki tip nanofiltrasyon membranı test edilmiştir. pH'ın membran verimliliği üzerindeki etkisi oldukça fazladır. Farklı pH'larda ilaçların davranışının değiştiği gözlemlenmiştir. Sonuçlar, DIC (% 99,7) > IBU (% 81,2) > PARA (% 49) ile birlikte TOK (% 95,3) ve KOİ (% 84) olup, ilaçlar üzerinde etkileyici şekilde giderim olduğunu göstermektedir. IBU tableti içeren atık su ve ilac karışımı için de nanofiltrasyon yapılmıştır. Orta ile yüksek giderim değerleri, sadece ilaçların moleküler boyutlarının değil aynı zamanda ilaçların hidrofobikliğinin de etkili olduğunu göstermiştir. Farmasötiklerin portakal kabuğundan üretilen biyokömür ile adsorpsiyonları test edilmiştir. Biyokömür ile ilaç adsorpsiyon çalışmaları, zaman, pH, ilaç konsantrasyonu ve adsorban dozu gibi farklı koşullar altında gerçekleştirilmiş ve sonuçlar Toz aktif karbon (TAK) ile karşılaştırılmıştır. Adsorpsiyon kinetiği ve izotermleri, dengede maksimum adsorpsiyonu doğrulamak için kullanılmıştır. Portakal kabuğu biyokömürünün karakterizasyonu SEM, XRD, FTIR ve BET (N2 adsorpsiyon) kullanılarak yapılmıştır. Bu çalışma portakal kabuğundan elde edilen biyokömür, ilaçların sulu çözeltilerden gideriminde umut verici, düşük maliyetli, çevre dostu ve aktif karbona alternatif olarak bulunmuştur. Portakal kabuğu biyokömüründen elde edilen ilaçların yüzde giderim verimleri, DIC>IBU>PARA olarak gözlemlenmiştir.

Abstract:
Climate change, rapid urbanization, industrialization, tourism with a huge amount of wastewater discharge means that wastewater reuse has a great potential in Turkey. Reclamation and reuse of wastewater is the promising candidate to conserve the valuable fresh water sources. While low quality reuse applications such as agricultural use have dominated until now, future reuse is expected to focus more on high-grade water reuse applications. Therefore, two techniques, adsorption and nanofiltration have been studied to identify the optimum solution for advanced wastewater treatment in high quality water reclamation and reuse. The removal potential was examined in lab for three refractory pharmaceuticals (Ibuprofen (IBU), Diclofenac (DIC), and Paracetamol (PARA)) typically detected in effluent in trace concentrations ranging from ng/L to μg/L. The experiments were conducted at the synthetic Wastewater by spiking known quantities of pharmaceuticals. Membranes can be used to inhibit the passage of micropollutants (drugs) into water that can be further reused. In this study, two types of nanofiltration membranes were tested for the filtration of selected drugs from synthetic wastewater. Effect of pH on membrane efficiency showed that behavior of drugs altered with changing pH. Results showed impressive treatment of drugs in the order, DIC (99.7%) > IBU (81.2%) > PARA (49%) along with TOC (95.3%) and COD (84%) removal. Nanofiltration of wastewater containing IBU tablet and Cocktail of drugs was also performed. Moderate to high rejection values were not only due to the molecular sizes of the model drugs but hydrophobicity of drugs also played role. Adsorption of the pharmaceuticals on biochar derived from orange peel was tested. Drug adsorption studies with biochar were carried out under different conditions like, time, pH, drug concentration and adsorbent dose. Results were compared with Powdered activated carbon (PAC). Adsorption kinetics and isotherms were also applied to verify maximum adsorption at equilibrium. Characterization of the orange peel biochar was carried out using SEM, XRD, FTIR and BET.  The present study found biochar from Orange peel to be a promising low-cost, environment friendly and an alternative to activated carbon to remove drugs from aqueous solutions. Percentage removal of drugs obtained from orange peel biochar was in the order of DIC >IBU >PARA.
Key Words