Kloramfenikol bileşiğinin katmanlı çift hidroksit katalizörleri kullanılarak heterojen elektro-fenton yöntemi ile oksidasyonu
Oxidation of chloramphenicol compound by heterogenous electro-fenton method using layered double hydroxide catalysts
Yazar: BEGÜM İLKER
Danışman: PROF. DR. BELGİN GÖZMEN SÖNMEZ ; DR. ÖZKAN GÖRMEZ
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Analitik kimya = Analytical chemistry ; Elektrokimyasal oksidasyon = Electrochemical oxidation ; Endüstriyel atık su = Industrial waste water ; Fenton reaksiyonu = Fenton reaction ; Metal oksit katalizörü = Metal oxide catalyst

Özet:
Kloramfenikol geniş spektrumlu bir antibiyotiktir ve ucuz olması nedeniyle kullanımı yaygındır. Kloramfenikol gibi farmasötik ilaçların çoğunluğu biyolojik bozunmaya dirençli olduğundan konvensiyonel arıtım yöntemleri sonrası işlemden değişmeden çıkarak yer üstü sularına karışırlar. Bu tip bileşiklerin sucul canlılar ve besin zincirine bağlı olarak insan üzerinde olumsuz etkileri mevcuttur. Aynı zamanda bakterilerin geliştirdiği antibiyotik dirence bağlı olarak insan tedavisi daha zor hale gelmektedir. Bu nedenle farmasötiklerinde içinde bulunduğu kirleticiler için daha etkili oksidasyon yöntemlerine ihtiyaç duyulur. Elektro-Fenton yöntemi reaktif oksijen radikallerinin üretimine dayalı elektrokimyasal ileri oksidasyon yöntemlerinden biridir.
Bu çalışmada kloramfenikol bileşiğinin sentezlenen FeIIFeIII, NiIIFeIII ve CoIIFeIII tabakalı çift hidroksit katalizörleri kullanılarak elektro-Fenton yöntemi ile oksidasyonu gerçekleştirilmiştir. Her üç heterojen katalizörün pH 3 de daha etkili olduğu ancak pH 5 de etkinliklerinin azaldığı gözlenmiştir. pH 3 de bir miktar çözünme sonucu çözeltiye geçen metal iyonlarının homojen Fenton tipi reaksiyonları sonrası oksidasyon verimi artış göstermiştir. Katmanlı çift hidroksit FeIIFeIII katalizörünün kütlece %10 grafen oksit yüzeyine yüklenmesi ile elde edilen GO-FeIIFeIII katalizörünün pH 5 de FeIIFeIII katalizörüne göre daha etkili bozunma ve mineralizasyon sağladığı belirlenmiştir. GO-FeIIFeIII katalizör dozajı 1 g/L iken pH 5 de ve 300 mA akımda 60 dakika Elektro-Fenton işlemi sonrası 40 mg/L derişiminde kloramfenikol'ün %100 bozunması gerçekleştirilmiştir. Kloramfenikol derişimi 10, 20, 40 mg/L olduğunda aynı işlem koşullarında elde edilen mineralizasyon verimleri ise sırasıyla %78, %58, ve %54 olarak bulunmuştur.

Abstract:
Chloramphenicol is a broad-spectrum antibiotic and is widely used due to its low cost. Since the majority of pharmaceutical drugs such as chloramphenicol are non-biodegradable, they exist the surface waters unchanged form after conventional treatment methods. These types of compounds have negative effects on aquatic organisms and human beings depending on the food chain. At the same time, human treatment becomes more difficult due to antibiotic resistance developed by bacteria. Therefore, more effective oxidation methods are needed for the contaminants such as pharmaceuticals. Electro-Fenton method is one of the electrochemical advanced oxidation methods based on the production of reactive oxygen radicals.
In this study, oxidation of chloramphenicol compound was carried out by electro-Fenton method using synthesized FeIIFeIII, NiIIFeIII and CoIIFeIII layered double hydroxide catalysts. All three heterogeneous catalysts were shown to be more efficient at pH 3, while at pH 5 the oxidation efficencies declined. After the homogenous Fenton-type reactions of the metal ions that entered the solution due to some dissolution at pH 3, the oxidation efficiency rose. The GO-FeIIFeIII catalyst, which was created by layering double hydroxide FeIIFeIII catalyst over the graphene oxide surface at a loading rate of 10% by mass, was found to be more effective in promoting mineralization and degradation at pH 5 than the FeIIFeIII catalyst. While GO-FeIIFeIII catalyst dosage was 1 g/L, 100% degradation of chloramphenicol was achieved at a initial concentration of 40 mg/L after 60 minutes of Electro-Fenton treatment at pH 5 and 300 mA current. When the chloramphenicol concentration was 10, 20, 40 mg/L, the mineralization yields obtained under the same treatment conditions were 78%, 58%, and 54%, respectively.