Imazamox türevi pestisit kalıntılarının kimyasal işlem görmüş biyokömür kullanarak içme sularından gideriminin değerlendirilmesi
Evaluation of the removal of imazamox derivative pesticide residues from drinking water using chemically treated biochar
Yazar: EVREN ŞAHİNCİ
Danışman: PROF. DR. FÜSUN EKMEKYAPAR
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
İklim değişikliğinin etkileri içme suyu temin edilen kaynakların korunmasını öncelikli hale getirmiştir. Etken maddesi imazamox olan ve içme suyu kaynakları açısından potansiyel riski bulunan herbisitler tarımsal faaliyetlerde sıklıkla kullanılmaktadır. Imazamoxun tarımsal atık olan ayçiçeği sapından üretilen biyokömürle adsorpsiyonu araştırılmıştır. Biyokömür, ham (HBK) ve kimyasal işlemle aktifleştirilmiş (ABK) şekilde kullanılmıştır. HBK ayçiçeği sapından (400 OC ve 2 saat) pirolizle üretilmiş, farklı ABK'lar için HNO3, H2SO4 ve NaOH çözeltileriyle kimyasal aktivasyona tabi tutulmuştur. Adsorbanlara pHpzc, SEM, FT-IR, EDX analizleri yapılmıştır. Çalkalama ve kesikli akış kolon ön deneyleri gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırma amacıyla ticari aktif karbon (AC) kullanılmıştır. Cam kolonda sürekli akışta, HBK, 0,1 N H2SO4 ABK ve 0,1 N NaOH ABK adsorbanları kullanılarak, pH=2 ve Co=20,8 mg/L olan 350 mL'lik sulu çözeltilerden, oda sıcaklığında, 5 cm ve 10 cm adsorban yüksekliklerinde, 5 mL/dak ve 10 mL/dak akış hızlarında adsorpsiyon incelenmiştir. Elüatlarda kalıntı imazamox tayini için LC-MS/MS metodu kullanılmıştır. En iyi giderim koşullarında adsorbanlara saf su ve 0,1N HCl çözeltisi ile desorpsiyon protokolü uygulanmıştır.  Araştırma kapsamındaki deneylerde, AC ile elde edilen %100 giderim verimine en yakın sonuç olan %96,15'lik giderim verimi, 0,1 N NaOH ABK'nın adsorban olduğu 5 cm kolon yüksekliğinde ve 10 mL/dak akış hızındaki akıştaki deney setinde elde edilmiştir. Sürekli akış kolon deneylerindeki adsorpsiyonlar Langmuir İzotermine ile Yalancı-İkinci Dereceden Kinetik Modeli'ne uygundur ve R2 değerleri tüm deney setleri için 0,9'un üzerindedir. Genel hatlarıyla maliyet ve atık bertarafı da değerlendirilmiştir. Ayçiçeği sapından üretilen biyokömür döngüsel ekonomi ilkelerine uygun bir adsorbandır.

Abstract:
The effects of climate change have made the protection of drinking water sources a priority. Herbicides with the active ingredient imazamox, which have a potential risk for drinking water sources, are frequently used in agricultural activities. Adsorption of imazamox with biochar produced from sunflower stalk, an agricultural waste, was investigated. Biochar was used in crude (HBC) and chemically activated (ABC) form. HBC was produced from sunflower stalk by pyrolysis (400 OC and 2 h) and chemically activated with HNO3, H2SO4 and NaOH solutions for different ABCs. Adsorbents were analyzed by pHpzc, SEM, FT-IR, EDX. Shaking and batch flow column preliminary experiments were performed. Commercial activated carbon (AC) was used for comparison. Adsorption from 350 mL aqueous solutions with pH=2 and Co=20,8 mg/L, at room temperature, 5 cm and 10 cm adsorbent heights, 5 mL/min and 10 mL/min flow rates, using HBC, 0,1 N H2SO4 ABC and 0,1 N NaOH ABC adsorbents in continuous flow in a glass column. LC-MS/MS method was used for the determination of residual imazamox in the eluates. In the best removal conditions, desorption protocol was applied to the adsorbents with pure water and 0,1N HCl solution.  In the experiments within the scope of the research, the removal efficiency of 96,15%, which is the closest result to the 100% removal efficiency obtained with AC, was obtained in the experimental set with column height of 5 cm and flow rate of 10 mL/min, where 0,1 N NaOH ABC was the adsorbent. The adsorption in the continuous flow column experiments fitted to the Langmuir Isotherm and the Pseudo-Second Order Kinetic Model and the R2 values were above 0,9 for all sets of experiments. Cost and waste disposal were also evaluated in general terms. Biochar produced from sunflower stalk is an adsorbent in accordance with circular economy principles.