E. coli inaktivasyonu için yeni bir yaklaşım: Eş zamanlı hibrit elektrot bağlantılı elektro-dezenfeksiyon prosesi
A new approach for E. coli inactivation: Simultaneous hybrid electrode connected electro-disinfection process
Yazar: RÜYA TEKİN KARAKÖSE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT SOLAK
Düzce Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Escherichiacoli (E. coli) insan ve hayvan bağırsaklarında bulunan bir bakteridir. Çevre veya gıda gibi yollarla kan dolaşımına girebilen bu bakteriler, özellikle insanlarda ishal, solunum problemleri ve kan/idrar yolu enfeksiyonları gibi birçok hastalığa neden olabilmektedir. Bu nedenle, bu bakterilerin bazı inaktivasyon yöntemleri ile içme suyu kaynaklarından uzaklaştırılması gerekmektedir. Klorlama, ozonlama ve UV inaktivasyon yöntemleri gibi geleneksel yöntemler etkilidir. Ancak çevre mühendisliği çalışmaları temelinde kimyasalların taşınmasını ve depolanmasını gerektirmeyen ve olumsuz yan ürünler üretmeyen ve maliyet etkin tekniklerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, yeni bir yaklaşım olarak hibrit elektrot bağlantılı elektrokimyasal prosesin E. coliüzerindeki inaktivasyon etkinliği araştırılmıştır. Bağlantı sistemi Anot/Katot/Anot elektrodu olarak Al/PÇ/PÇ,Al/PÇ/TiPbO2ve Al/PÇ/TiIrO2ile deneyimlenmiştir. Bu elektrot bağlantı sisteminde eş zamanlı olarak elektrokoagülasyon (EK) ve elektrooksidasyon (EO) mekanizması birlikte çalışmaktadır. İnaktivasyon katsayıları bir Microsoft Excel eklentisi olan GInaFiT (Geeraerdand Van ImpeInactivation Model FittingTool) modelleme aracı ile belirlenmiş ve model istatistiksel olarak Double-Weibull ile iyi bir şekilde uyumlandırılmıştır. E.coli'ninAl/PÇ/PÇ elektrot türü için 4D degradasyonu 3,75 mA/cm2akım yoğunluğunda ve 0,21 optik dansitede (O.D.) 21 dakika olarak elde edilmiştir. Al//PÇ/TiPbO2elektrot türü için E. coli'nin 4D degradasyonu 0,625mA/cm2akım yoğunluğunda ve 0,049 O.D.'de 20 dakika, 1,25 mA/cm2 yoğunluğunda ve 0,028 O.D.'deise 15 dakika olarak elde edilmiştir.Al//PÇ/TiIrO2elektrot türü için E. coli'nin 4D degradasyonu 1,25mA/cm2akım yoğunluğunda ve 0,204O.D.'de 20 dakika, 1,25mA/cm2akım yoğunluğunda ve 0,169O.D.'deise 4,95 dakikaolarak elde edilmiştir.Akım yoğunluğu arttıkça E. coli inaktivasyonunun arttığı gözlemlenmiştir.Hibrit elektrot bağlantılı elektro-dezenfeksiyon işleminin E. coliinaktivasyonu için etkili bir yaklaşım olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Escherichia coli (E. coli) is a bacterium found in human and animal intestines. These bacteria, which can enter the bloodstream through the environment or food, can cause many diseases, especially in humans, such as diarrhea, respiratory problems and blood/urinary tract infections. Therefore, these bacteria need to be removed from drinking water sources by some inactivation methods. Traditional methods such as chlorination, ozonation and UV inactivation methods are effective. However, on the basis of environmental engineering studies, it is necessary to develop cost-effective techniques that do not require transportation and storage of chemicals and do not produce negative by-products. In this study, the inactivation efficiency of the hybrid electrode connected electrochemical process on E. coli was investigated as a new approach. The coupling system was experimented with Al/SS/SS, Al/SS/TiPbO2 and Al/SS/TiIrO2 as anode/cathode/anode electrode. In this electrode system, electrocoagulation (EC) and electrooxidation (EO) mechanism work simultaneously.Inactivation coefficients of models were determined with the GInaFiT (Geeraerd and Van Impe Inactivation Model FittingTool) modeling tool, a Microsoft Excel add-in, and the model was statistically well fitted with Double-Weibull. The 4D degradation of E. coli for the Al/SS/SS electrode type was achieved in 21 minutes at a current density of 3,75 mA/cm2 and an optical density (O.D.) of 0,21. For Al/SS/TiPbO2 electrode type, 4D degradation of E. coli was 20 minutes at a current density of 0,625 mA/cm2 and an optical density (O.D.) of 0,049 and 15 minutes at a current density of 1,25 mA/cm2 and an O.D. of 0,028. For Al/PÇ/TiIrO2 electrode type, 4D degradation of E. coli was obtained as 20 minutes at 1,25 mA/cm2 current density and 0,204 O.D., and 4,95 minutes at 1,25 mA/cm2 current density and 0,169 O.D. It was observed that E.coli inactivation increased as the current density increased. Hybrid electrode-connected electro-disinfection process was found to be an effective approach for E. coli inactivation.