Tetrasiklin ve diklofenak bileşiklerinin farklı topraklar tarafından sorpsiyonu, desorpsiyonu ve biyodegredasyonu
Sorption, desorption and biodegradation by different soils of tetracyli̇n and di̇clofenac
Yazar: ELİZA TUNÇEL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÜLKER ASLI GÜLER ; DOÇ. DR. MEHTAP ERŞAN
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Tarım toprakları = Agricultural soils

Özet:
Bu çalışmada; son yıllarda varlığı yeni fark edilen ve yeni kirleticiler (emerging pollutants; chemical of emerging concern) olarak sınıflandırılan farmasötik bileşiklerin toprak tarafından sorpsiyonu, desorpsiyonu ve biyodegredasyonu araştırılmıştır. Bu amaçla; iki farklı tarım toprağı çalışmada kullanılmıştır. Farmasötik bileşik olarak diklofenak (analjezik) ve tetrasiklin (antibiyotik) bileşikleri kullanılmıştır. Çalışmada, RSM (Cevap Yüzey Yöntemi) deney dizaynı kullanılarak, pH, sıcaklık, başlangıç kirletici konsantrasyonu, toprak dozajı ve zamana bağlı olarak optimize edilmiştir. Elde edilen matematiksel modeller, ANNOVA (Analysis of variance) istatistiksel yöntemi ile değerlendirilmiş olup, modellerin doğruluğu ve geçerliliği tartışılmıştır. Ayrıca kesikli sistemde de deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Kesikli sistem deneylerinde; çözelti pH'ı (2-10), temas süresi (5-180 dk), başlangıç kirletici madde konsantrasyonu (5-300 mg/L), sıcaklık (25-45 oC), farklı iyon etkisi (Mg+2, H2O2, Cu+2, Zn, NaCl) gibi sorpsiyonu etkileyen faktörler çalışılmıştır. Elde edilen verilere Langmuir, Freundlich ve D-R izoterm modelleri ile kinetik ve termodinamik modeller uygulanmıştır. Adsorpsiyon kinetiğinin belirlenmesinde yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece ve tanecik içi difüzyon kinetik modelleri kullanılmış ve iki tarım toprağının da yalancı ikinci dereceden kinetik modele uyum gösterdiği belirlenmiştir. Ayrıca, ΔHo, ΔSo ve ΔGo termodinamik parametreleri hesaplanmıştır. Ayrıca surfaktanların kirlenmiş alanların temizlenmesindeki etkinliğinin ortaya konulması amacıyla 2 farklı surfaktan (Triton X-100 ve HDTMA) kullanılarak desorpsiyon çalışmaları yürütülmüştür. Biyodegredasyon çalışmalarında ise toprakta bulunan farmasötik bileşiklerin konsantrasyonları zamana bağlı olarak ölçülmüştür. Ayrıca; araştırmada kullanılan toprakların fizikokimyasal özelliklerini belirlemek ve yapısal karakteristikleri ortaya koymak için XRF analizleri yapılmıştır.

Abstract:
In this study were investigated the sorption, desorption and biodegredation by soil of the pharmaceutical compounds that are classified as the new notice and a new pollutant (emerging pollutants; chemical of emerging concern) in the world. This purpose; 2 different agriculture soil and pharmaceutical compounds (Diklofenac (analgesic) and tetracycline (antibiotic) were used in study. In this study; Response Surface Methodology (RSM) and a Box-Behnken experimental design was used and in this methodology were optimized effects of pH, temperature, initial pollution concentration, and soil dosage and contact time parameters. The mathematical models obtained were evaluated by Anova (Analysis of variance) statistical method; the accuracy and significance of these models were discussed. In addition, experimental studies will be carried out in batch system. In batch experiments were performed to examine the effect of various operational parameters such as solution pH (2-12), contact time (5-180 min), initial pollution concentration (5-300 mg/L), temperature (25-45oC), different ionic strenght (Mg+2, H2O2, Cu+2, Zn, NaCl) The adsorption equilibrium data showed excellent fit to the Langmuir isotherm, Freundlich isotherm and Dubinin-Radushkevich (D-R) isotherm model. Pseudo-first-order, pseudo-second-order and intraparticle diffusion kinetic model were used to examine the removal process. A better fit with the pseudo-second-order model for adsorption process was observed. Thermodynamic parameters (ΔHo, ΔSo, ΔGo) were calculated in order to explain effect of temperature on adsorption mechanism. In addition, desorption studies were conducted using 2 different surfactants (Triton X-100 and HDTMA) in order to demonstrate the effectiveness of surfactants in contaminate areas. In biodegradation studies, the concentrations of the pharmaceutical compounds in the soil were measured in time. Also, XRF analysis to demonstrate physicochemical properties and structural characteristics of soils were made.