Aktif karbon esaslı biyokompozitlerin farmasötik mikrokirletici olan naproksen gideriminde kullanılması
Usage of activated carbon based biocomposites for the removal of pharmaceutical micropollutant naproxen
Yazar: NAZLI ÖZCAN ÇÖKEN
Danışman: DOÇ. DR. DİDEM SALOĞLU DERTLİ
Yalova Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya ve Süreç Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Aktif karbon = Activated carbon ; Aljinatlar = Alginates ; Kitosan = Chitosan ; Naproksen = Naproxen

Özet:
Sunulan tez çalışmasında, nonsteoidal antienflamatuar ilaçlardan biri olan naproksenin adsorpsiyon yöntemi ile giderilmesi incelenmiştir. Adsorban olarak kullanılmak üzere aktif karbon ile modifiye edilmiş kitosan-polivinil alkol biyokompozitleri (AC/KTS-PVA), aktif karbon ile modifiye edilmiş aljinat boncukları (AC/ALG), aktif karbon ve silika aerojel ile modifiye edilmiş kitosan biyokompozitleri (KTS:AEO:AC) sentezlenmiştir. Kesikli adsorpsiyon proses parametreleri adsorban miktarı, pH, sıcaklık ve zaman açısından değerlendirilmiştir. Ayrıca proses parametreleri, Box-Behnken yüzey istatistiksel tasarımına dayalı yanıt yüzey metodolojisi ile optimize edilmiştir. 50 mg/L başlangıç naproksen konsantrasyonunda, optimum proses koşullarında AC/KTS-PVA, AC/ALG ve KTS:AEO:AC biyokompozitlerinin adsorpsiyon kapasiteleri ve denge naproksen yüzde giderimleri sırasıyla 12,17 mg/g ve % 97; 3,48 mg/g ve % 97 ve 3,8 mg/g ve % 90 olarak tespit edilmiştir. Sentezlenen biyokompozitler ile naproksen adsorpsiyon mekanizmasını anlayabilmek için Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich ve Temkin izoterm modelleri incelenmiştir. Ayrıca, yalancı birinci dereceden, yalancı ikinci dereceden, Weber-Morris partikül içi difüzyon, Elovich ve Bangham kinetik modeller ile de naproksen adsorpsiyonunun hız sınırlayıcı adımları belirlenmiştir. Naproksen gideriminde termodinamik parametreler, ΔG0 , ΔS0 ve ΔH0 hesaplanmış ve ΔG0 ve ΔS0 değerinin negatif, ΔH0 değerinin ise pozitif olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlara dayanarak sentezlenen biyokompozitlere naproksen adsorpsiyonunun endotermik, uygulanabilir ve spontan olduğu belirlenmiştir.  Sentezlenen tüm biyokompozitlerin en az dört kez tekrar kullanımında adsorpsiyon kapasitesi açısından önemli bir değişikliğin olmadığı belirlenmiştir.

Abstract:
In the present thesis, removal of the non-steroidal anti-inflammatory drug-naproxen using adsorption method was investigated. Activated carbon embedded chitosan-polyvinyl alcohol biocomposites (AC/KTS-PVA), activated carbon embedded alginate beads (AC/ALG) and activated carbon and silica aerogel embedded chitosan biocomposites (KTS:AEO:AC) were synthesized to be adsorbants. Batch adsorption process parameters were evaluated in terms of adsorbent amount, pH, temperature, and time. In addition, the process parameters were optimized using response surface methodology based on the Box-Behnken surface statistical design. At an initial naproxen concentration of 50 mg/L and optimum processing conditions, the adsorption capacities and equilibrium naproxen removal percentages were determined to be 12.17 mg/g and 97 % for AC/KTS-PVA biocomposites; 3.48 mg/g and 97 % for AC/ALG biocomposites; and 3.8 mg/g and 90 % for KTS:AEO:AC biocomposites, respectively. The mechanism of naproxen adsorption on the synthesized biocomposites was investigated using four isotherm models such as Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich and Temkin isotherm models. The adsorption rates were determined using pseudo first order, pseudo second order, Weber-Morris intraparticle diffusion, Elovich and Banghamham kinetic models. Thermodynamic parameters such as ΔGo, ΔSo and ΔHo were calculated and it was determined that ΔGo and ΔSo were negative and ΔHo was positive. Based on these results, the adsorption of naproxen onto the synthesized biocomposites was endothermic, feasible and spontaneous. In addition, there was no significant decrease in adsorption capacity in at least four reuses of the synthesized biocomposites.