Anodik oksidasyon yöntemi ile atıksulardan tetrasiklin giderimi
Removal of tetracycline from wastewaters with anodic oxidation method
Yazar: MUHAMMED ARSLANTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ÖMÜR GÖKKUŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Elektrooksidasyon = Electrooxidation ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Tetrasiklin = Tetracycline ; Titanyum alaşımları = Titanium alloys

Özet:
Bu çalışmada dünya genelinde yaygın olarak kullanılan antibiyotik tetrasiklin etken maddesinin doğrudan elektrooksidasyon yöntemlerinden birisi olan anodik oksidasyon prosesi ile giderimi amaçlanmıştır. Deneysel çalışmalar esnasında titanyum anot ve paslanmaz çelik katot elektrot konfigürasyonu ile 60 dakikalık elektroliz esnasında tetrasiklin giderimi araştırılmıştır. Çalışmada elektrokimyasal proses performansını etkileyen pH, akım şiddeti, destek elektrolit konsantrasyonu ve ilaç etken madde konsantrasyonu gibi temel işletme parametrelerinin optimum düzeyleri tespit edilmiştir. Ayrıca optimum işletme koşullarında prosese ait kinetik parametreler incelenerek yapancı birinci derece reaksiyon hız sabitleri belirlenmiştir. Buna göre titanyum anot kullanılarak yürütülen deneysel çalışmalarda optimum işletme koşulları pH, akım şiddeti, destek elektrolit konsantrasyonu ve tetrasiklin başlangıç konsantrasyonu sırasıyla 3, 100 mA, 10 mM NaSO4 ve 10 mg/L tetrasiklin konsantrasyonu olarak belirlenmiştir. Belirtilen bu çalışma koşullarında %55,35 tetrasiklin giderimine ulaşılmıştır. Diğer taraftan 20 – 120 mA akım şiddetleri için reaksiyon hız sabitleri incelendiğinde ise 100 mA akım şiddeti değerinde en yüksek reaksiyon hız sabiti değerine (k=0,0148) ulaşıldığı görülmüştür. Optimum işletme koşullarında toplam organik karbon (TOK) giderimi incelendiğinde ise %25,8 TOK giderimine ulaşılabildiği görülmüştür. 
Deneysel çalışmalar esnasında incelenen diğer bir parametre ise sistem enerji tüketimleridir. Bu bağlamda 10 mg L-1 tetrasiklin konsantrasyonu için anodik oksidasyon prosesi uygulandığında 120 mA'lik akım şiddetinde 46,80 kWh/m3 lük bir enerji tüketimi söz konusudur. Ancak prosesin optimum giderim sağladığı 100 mA akım şiddeti için 43,20 kWh/m3 lük bir enerji gereksinimi duyulmaktadır.
Anodik oksidasyon prosesi ile tetrasiklin giderimi için yapılan çalışmalar neticesinde belirlenen koşullarda toksisite testleri de yapılmış olup, deneysel çalışmalarda kullanılan tetrasiklin konsantrasyonu için herhangi bir toksisite bulgusuna rastlanmamıştır.
Anahtar kelimeler: Tetrasiklin, Titanyum anot, Paslanmaz Çelik Katot, Elektrooksidasyon, Farmasotik

Abstract:
In this study, it was aimed to remove the antibiotic tetracycline, which is widely used around the world, by the anodic oxidation process, which is one of the direct electrooxidation methods. During the experimental studies, tetracycline removal was investigated during 60 min electrolysis with titanium anode and stainless steel cathode electrode configuration. In the study, the optimum levels of the basic operating parameters such as pH, applied current, background electrolyte concentration, and initial drug concentration, which affect the electrochemical process performance, were determined. In addition, pseudo-first-order reaction rate constants were determined by examining the kinetic parameters of the process at optimum operating conditions. Accordingly, in the experimental studies performed with titanium anode, the optimum operating conditions were determined as pH, applied current, background electrolyte concentration and initial tetracycline concentration of 3, 100 mA, 10 mM NaSO4, and 10 mg L-1, respectively. At these experimental conditions, 55.35% tetracycline removal was attained. On the other hand, when the reaction rate constants were examined at the applied current of 20 – 120 mA, it was seen that the highest reaction rate constant value (k=0.0148) was reached at the applied current of 100 mA. When the total organic carbon (TOC) removal is analyzed at optimum operating conditions, 25.8% TOC removal was attained.
Another parameter examined during the experimental studies is electrical energy consumption. In this context, when the anodic oxidation process is applied for initial tetracycline concentration of 10 mg L-1, the electrical energy consumption of the process was calculated as 46.80 kWh/m3 at an applied current of 120 mA. However, the energy consumption of 43.20 kWh/m3 is calculated at the applied current of 100 mA as the optimum current value.
Toxicity tests were also carried out at the optimum conditions and no toxicity findings were found for the tetracycline concentration used in the experimental studies.
Keywords: Tetracycline, Titanium anode, Stainless Steel Cathode, Electrooxidation, Pharmaceutic.