Ultrases destekli elektrokimyasal metot ile sulu çözeltilerdeki ilaç kalıntı maddesi tetracycline giderimi
Removal of tetracycline of drug residual matter in the aqueous solutions by ultrasound assisted electrochemical method
Yazar: ÖMER FARUK ALACAHAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FUAT ÖZYONAR
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Tetracycline antibiyotik etken maddesinin; elektrokoagülasyon, ultrases, ultrases destekli elektrokoagülasyon prosesleriyle sulu çözeltilerden arıtmı araştırılmıştır. Elektrokoagülasyon prosesinde farklı elektrot bağlantı türlerinde; MP-P (monopolar paralel), MP-S (monopolar seri), BP-S (Bipolar seri) ve hibrit demir ve alüminyum elektrotlar kullanılarak Tetracycline giderim verimi üzerine etkisi incelenmiştir. Elektrokoagülasyon prosesine etki eden parametrelerden; elektrot türü, başlangıç pH, akım yoğunluğu, Tetracycline konsantrasyonu, çözelti iletkenliği, hava enjeksiyon debisi ve bağlantı türünün Tetracycline ve KOİ giderimi üzerine etkisi araştırılmıştır. 5 dakikalık işletme süresinde Elektrokoagülasyon prosesi için optimum işletme şartları; başlangıç pH 6,  Al-Fe-Fe-Fe (anot-katot-anot-katot) elektrot türü, bağlantı türü MP-P, akım yoğunluğu 50 A/m2, Tetracycline konsantrasyonu 100 mg/L, hava debisi 2 L/dak ve iletkenlik 1000 µs/cm olarak bulunmuştur. Bu koşullar altında, Tetracycline ve KOİ giderme verimleri sırasıyla %96,3 ve %91,2 olarak elde edilmiştir. Bununla birlikte sabit güç (150 W) ve frekansta (40 kHz) ultrases kaynağıyla entegre edilmiş elektrokoagülasyon prosesinin optimum şartları altında 5 dakikada Tetracycline giderimi ve KOİ giderimi sonuçlarında; Tetracycline ve KOİ giderimi sırasıyla %100 ve %97,5 olarak elde edilmiştir. Ayrıca arıtılmış ve ham su numunelerinin UV-Vis spektrum taramaları yapılarak Tetracyclineli ve arıtılmış numuler arasındaki absorbans pikleri karşılaştırılmıştır. İşletme maliyeti elektrot, enerji, kimyasal madde ve ultrases enerji dikkate alınarak optimum şartlarda EK için 0,215 €/m3 ve EK+US için 0,76 €/m3 elde edilmiştir. Sonuç olarak, antibiyotik kalıntı maddelerinden biri olan Tetracyclinein sulu çözeltilerden gideriminde elektrokoagülasyon ve ultrases destekli elektrokoagülasyon proseslerinin etkili olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Elektrokoagülasyon prosesi, Sonoelektrokimyasal proses, Ultrases, Tetracycline giderimi, İlaç kalıntı maddesi, Al-Fe elektrot, Hibrit elektrot, İşletme maliyeti.

Abstract:
In this study, removal of Tetracycline from aqueous solution by electrocoagulation, ultrasound and ultrasound assisted electrocoagulation processes was investigated. The effects of removal tetracycline with electrocoagulation process using hybrid aluminum and iron electrodes (eight different combinations) and three different connection modes (monopolar parallel (MP-P), Monopolar series (MP-S) and bipolar series (BP-S)) was focused. The effects of electrocoagulation parameters such as hybrid electrode combination, initial pH, current density, initial tetracycline concentration, air injection flow, solution conductivity and connection mode on TC and COD removal efficiencies were evaluated. At the 2.5 min elctrocoagulation time, optimum operational conditions  were found to be as Al-Fe-Fe-Fe (anode-cathode-anode-cathode) electrode combination, the initial pH 6, current density of 50 A/m2, TC concentration of 100 mg/L, air injection flow 2 L/min, solution conductivity 1000 µs/cm and connection mode of monopolar series (MP-S). Under these conditions, removal efficiencies for TC and COD were respectively observed as 96.3% and 91.2%. Moreover, removal efficiencies of TC and COD at the optimum operational conditions in the ultrasound integrated electrocoagulation process using fixed power and frequency were obtained 100% and 97.5 % respectively. Moreover, the UV absorbance was determined before and after the treatments by electrocoagulation (EC), ultrasound and ultrasound assisted electrocoagulation processes. The operating costs including electrode, energy and chemical consumptions were calculated as 0.215 €/m3 for EC and 0.76 €/m3 for EC+US. As a result, ultrasound assisted electrocoagulation and electrocoagulation process was found to be quite efficient for removal of tetracycline from aqueous solutions.

Keywords: Electrocoagulation process, Sonoelectrocoagulation, Removal of tetracycline, Drug Residual matter, Al-Fe electrode, Hybrite electrode, Operation cost.