Heterojen elektro-fenton yöntemiyle enoksasin antibiyotiğinin giderimi için Fe2O3-kaolin katalizörünün geliştirilmesi
Development of Fe2O3-kaolin catalyst for the removal of enoxacin antibiotic with heterogeneous electro-fenton method
Yazar: YUSUF DEMİRCİ
Danışman: DOÇ. DR. ALİ ÖZCAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında, ileri yükseltgeme yöntemlerinden biri olan elektro-Fenton yönteminde kullanılmak üzere heterojen bir katalizör hazırlanması ve hazırlanan katalizörün bir florokinolon antibiyotiği olan enoksasinin sudan gideriminde etkinliği araştırılmıştır. Bu amaçla heterojen katalizör olarak Fe2O3 ile modifiye edilmiş kaolin (Fe2O3-KLN) hazırlanmıştır. Tez çalışması katalizörün elektro-Fenton yönteminde etkinliğini anlamak üzere 3 ana kısımda yürütülmüştür. İlk kısımda enoksasinin, homojen elektro-Fenton yöntemi kullanılarak yükseltgenmesi ve mineralizasyonu incelenmiştir. Bu kısımda sistemi etkileyen elektrot türü, akım şiddeti, Fe3+ miktarı ve destek elektrolit türünün enoksasin giderimi üzerindeki etkinliği incelenmiştir. İkinci kısmda, Fe2O3-KLN katalizörü sentezlenmiş ve elektro-Fenton yönteminde enoksasin gideriminde etkinliği incelenmiştir. Sentezlenen katalizörün karakterizasyonu SEM/EDX, XRD, BET ve AAS analizleriyle gerçekleştirilmiştir. Enoksasinin yükseltgenmesi esnasında ortaya çıkan aromatik, alifatik ve anorganik ürünler, GC-MS, LC-MS ve IC analizleriyle tayin edilmiştir. Enoksasin için olası bir yükseltgenme mekanizması önerilmiştir. Ayrıca, katalizörün kararlılığı ve tekrar kullanılabilirliliği araştırılmıştır. Tez çalışmasının son aşamasında ise homojen ve heterojen elektro-Fenton yönteminin enoksasin giderimindeki etkinlikleri kıyaslanmıştır. Heterojen elektro-Fenton yönteminde enoksasinin yükseltgenme ve mineralizasyon hızının, homojen sisteme göre daha hızlı olduğu görülmüştür. Heterojen elektro-Fenton sisteminin, geniş pH aralığında çalışabilme, katalizörün tekrar kullanılabilir olması, yüksek yükseltgeme gücü ve düşük maliyet gibi homojen elektro-Fenton yöntemine göre belirli avantajlarının olduğu tespit edilmiştir. 
 
Anahtar Kelimeler: Enoksasin, Elektro-Fenton, Demir (III) oksit, Hidroksil radikalleri, Heterojen kataliz, Kaolin.

Abstract:
In this study, preparation of a heterogeneous catalyst to use in electro-Fenton process, one of the advanced oxidation processes and the activity of the prepared catalyst in the removal of enoxacin, a fluoroquinolone antibiotic, from water were investigated. For this purpose, Fe2O3-modified kaolin (Fe2O3-KLN) was synthesized as a heterogeneous catalyst. The study was carried out in 3 main parts to understand the effectiveness of the catalyst in the electro-Fenton method. In the first part, the oxidation and mineralization of enoxacin was investigated by using homogeneous electro-Fenton method. In this section, the effect of the electrode type, applied current, amount of Fe3+ and supporting electrolyte on the enoxacin removal were examined. In the second part, the Fe2O3-KLN catalyst was synthesized and its effect on enoxacin removal by the electro-Fenton method was investigated. The prepared heterogeneous catalyst (Fe2O3-KLN) was characterised by SEM / EDX, XRD, BET and AAS analyzes. The aromatic, aliphatic and inorganic products, formed during the oxidation of enoxacin, have been determined by GC-MS, LC-MS and IC analysis. An oxidation pathway was proposed for the mineralization of enoxacin. In addition, the stability and reusability of the catalyst were investigated. At the final stage of the study, the efficiency of the homogeneous and heterogeneous electro-Fenton method on enoxacin removal was compared. The oxidation and mineralization rate of enoxacin were faster in the heterogeneous system than in the homogeneous system. The heterogeneous electro-Fenton system has advantages over homogenous electro-Fenton process such as large working pH range, recovering and recycling of the catalyst, high oxidizing power and low cost.

Keywords: Enoxacin, Electro-Fenton, Iron (III) oxide, Hydroxyl radical, Heterogeneous catalysis, Kaolin.