Farklı adsorbanlar kullanarak atıksulardan ilaç atıklarının giderimi ve karakterizasyonu
Adsorption and characterization of drug on different adsorbents from waste water
Yazar: FERİDE DÜĞENCİ
Danışman: YRD. DOÇ. MEHTAP ERŞAN
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmanın birinci kısmında, farklı pH, sıcaklık ve dozajlarda tetrasiklin antibiyotiği ile geleneksel adsorbanlara alternatif olarak bor, alümina ve polipropilen giderim mekanizması araştırılmıştır. Optimum deney koşullarında bor, alümina, polipropilen ile reaksiyon kinetiği, reaksiyon izotermleri analiz edilerek tetrasiklinlerin giderim mekanizmaları araştırılmıştır. Adsorbentler için maksimum adsorpsiyon değerleri gözlendiği pH 6-7 aralığında, 0.5 g adsorbent içeren ortamda, 25 oC' de ve başlangıç tetrasiklin derişimi 50 mg/L'de olduğu ortamda görülmüştür. Bor, alümina ve polipropilen için tetrasiklinin en yüksek adsorpsiyon verimi sırayla % 90,11, %85,14 ve %81,17 olarak bulunmuştur. Maksimum adsorpsiyon verimi bor ile elde edilmiştir.
Artan sıcaklıkla adsorpsiyon verimin azaldığı görülmüştür. Termodinamik parametreler, Gibbs serbest enerjisi (ΔG), entropi (ΔS) ve entalpi (ΔH) değerleri bulunmuştur. Bor, alümina ve polipropilen için dört sıcaklıkta sunulan negatif ΔG değerleri, adsorpsiyon olayının kendiliğinden gerçekleştiğini göstermiştir. ΔS'nin pozitif değeri adsorpsiyon işlemi sırasında katı/sıvı ara yüzeyinde düzensizliğin arttığını, negatif olması düzensizliğin azaldığını gösterir. TC işlemlerinin adsorpsiyonu üç sorbent için negatif ΔH olması da adsorpsiyon ekzotermik olduğunu ve adsorpsiyon proseslerine spontan uygulanabilir olduğunu göstermiştir. 
Çalışmanın ikinci kısmında, R. delemar'ın TC içeren ve içermeyen ortamlarda gerçekleştirilen deneylerde mikroorganizmalar tarafından üretilen lipaz enzimi aktivitesi, TC iyonlarının biyobirikimi ve mikroorganizma konsantrasyonlarının sonuçları karşılaştırılmıştır. TC'siz ortamda mikroorganizmanın maksimum-özgün (intrinsic) özgül üreme hızı (µm) ve Monod sabiti (Ks) sırayla, 0.5321 sa-1 ve 0.2703 g/L olarak hesaplanmıştır. Lipaz üretimi üzerine antibiyotiklerin inhibisyonu sabiti ve maksimum görünür özgül üreme hızları bulunmuştur. TC iyonlarının R. delemar'ın üremesi üzerine etkisi yarışmalı inhibisyondur ve inhibisyon sabiti 52.13 mg TC/L olarak bulunmuştur.
Michaelis-Menten sabitleri (Km) ve reaksiyonun ileri yöndeki maksimum hız sabiti (Vm), TC içermeyen ortamda sırayla 2.3076 mM ve 769.23 µmol/L-dak olarak bulunmuştur. TC iyonlarının spesifik üreme hızı ve R. delemar'ın lipaz aktivitesi 25 mg/L TC konsantrasyonuna kadar artmış bu derişimden sonra azalmaya başlamıştır. Lipaz aktivitesi için TC iyonlarının inhibisyon tipi, karışık (mixed) tip inhibisyon olarak belirlenmiştir. Karışık tip inhibisyon için TC iyonlarının inhibisyon sabiti 100 mgTC/L olarak belirlenmiştir.
Sonuç olarak R. delemar'ın olmadığı ortamda bor ile TC gideriminin değeri % 90.11'dir, R. delemar'ın olduğu ortamda ortamda TC giderimi %83.78 değeri bulunmuş %7'lik bir azalmanın olduğu görülmüştür. Ancak elde edilen sonuç TC giderimi için çok fazla önem teşkil etmemektedir. Dolayısıyla R. delemar üremesi TC derişiminin 25 mg/L olduğu deney ortamında mikroorganizma üremesini önemli derecede inhibe etmediği üstelik lipaz üretiminin devam ettiği görülmüştür. Bu da bize aynı zamanda R. delemar'ın üremesiyle birlikte enzim üretiminin, atık sulardaki yağların ve lipaza bağlanabilen diğer çevresel atıkların da bu aralıkta giderilebileceğini göstermiştir.

Abstract:
In the first part of this work, the mechanism of removal of boron, alumina and polypropylene as an alternative to conventional adsorbents with tetracycline antibiotics at different pH, temperature and dosages was investigated. Reaction kinetics of boron, alumina, polypropylene and reaction isotherms were investigated in optimum experimental conditions to investigate the mechanism of removal of tetracyclines. The maximum adsorption values for the adsorbents were observed in the range of pH 6-7, in the medium containing 0.5 g adsorbent, at 25 oC and at the initial tetracycline concentration of 50 mg / L. The highest adsorption yields of tetracycline for boron, alumina and polypropylene were 90,11%, 85,14% and 81,17%, respectively. Maximum adsorption yield was obtained with boron.
Adsorption efficiency decreased with increasing temperature. Thermodynamic parameters, Gibbs free energy (ΔG), entropy (ΔS) and enthalpy (ΔH) values were found. Negative ΔG values for boron, alumina and polypropylene at four temperatures have shown that the adsorption event occurs spontaneously. The positive value of ΔS indicates that the irregularity at the solid / liquid interface increases during the adsorption process, while the negative irregularity decreases. Although the adsorption of TC processes is negative ΔH for the three sorbents, it has been shown that adsorption is exothermic and spontaneously applicable to adsorption processes.
In the second part of the study, R. delemar is lipase enzyme activity produced by microorganisms in the experiments with and without TC was compared with the results of bioaccumulation and microorganism concentrations of TC ions. The maximum specific intrinsic specific growth rate (μM) and Monod constant (Ks) of the microorganism were calculated to be 0.5321 sa-1 and 0.2703 g/L in the absence of TC. The inhibition of antibiotics on the production of lipase was found to be constant and maximum apparent specific rates of reproduction. The effect of TC ions on the inhibition of R. delemar was found to be competitive inhibition and the inhibition constant was 52.13 mg TC/L.
The Michaelis-Menten constants (Km) and the maximum forward velocity constant (Vm) of the reaction were found to be 2.3076 mM and 769.23 μmol/L-min, respectively, in TC-free medium. The specific reproductive rate of TC ions and lipase activity of R. delemar increased up to 25 mg/L TC concentration and started to decrease after this concentration. The inhibition type of TC ions for lipase activity was determined as mixed type inhibition. The inhibition constant of TC ions for mixed-type inhibition was determined as 100 mg TC/L.
As a result, in the experimental media, R. delemar is not used, the value of TC removal is 90.11%. In the experimental media containing R. delemar, TC recovery is 83.78% and 7% reduction. However, the result is not very important for the TC resolution. Therefore, it was observed that the lipase production was continued while R. delemar urine TC concentration did not inhibit the microorganism proliferation significantly at the experimental medium of 25 mg/L. This shows us that enzyme production, waste oils and other environmental wastes that can bind to lipase can also be removed in this range with Rhizopus Delemar production.