Arıtılmış evsel atıksulardan ince-film fotokataliz prosesi ile antibiyotik ve Escherichia coliforms gideriminin modellenmesi

Bu çalışmada, evsel atıksu arıtma tesislerinde yeterli oranda arıtılamayan antibiyoklerin ve antibiyotiklere dirençli bakterilerin Paralel Levha Tipi fotoreaktörde ince-film fotokataliz prosesi ile giderimi deneysel olarak araştırılmıştır. Öncelikle, antibiyotikler ve antibiyotiklere dirençli bakterilerin alıcı ortama geçişleri, arıtma alternatifleri ve temel olarak ileri oksidasyon prosesleri ve mekanizmaları hakkında kuramsal temeller ve kaynak öztleri sunulmuştur. Deneysel çalışmalarda ilk olarak, optimum yüzeye sabitlenmiş fotokatalizör üretim yöntemi belirlenmiştir. Bu aşamada çalışma planı, literatürde fotokatalizör üretiminin önde gelen çalışma ekipleri tarafından geliştirilen sol-jel hazırlama yöntemlerinin karşılaştırması üzerine kurulmuştur. Optimum ince-film, fotokatalitik aktivite ve yüzey karakterizasyon sonuçları üzerinden yapılan değerlendirmeler sonucu belirlenmiştir. Daha sonra, optimum ince-film ile fotokatalitik antibiyotik giderimi ve bakteri inaktivasyonu prosesi verimliliğine etki eden faktörler ve etki seviyeleri deneysel olarak araştırılmıştır. Bu amaçla laminer akış koşullarında tekrar edilebilir deneysel koşul ve sonuçlar sağlayan PPL fotoreaktör tasarımı ve üretimi sağlanmıştır. PPL reaktörde ince-film fotokataliz prosesi etkinliği, model olarak seçilen sulfametoksazol antibiyotiği üzerinde yürütülen deneysel çalışmalarla test edilmiştir. Farklı proses parametrelerinin etkileri faktöriyel deneysel tasarım sonucu elde edilen sonuçların istatistiksel olarak değerlendirilmesi ile ortaya konulmuş ve kinetik model elde edilmiştir. SMX antibiyotiği fotokatalitik bozunum yolu zamana karşı analitik ölçümlerle belirlenmiştir. Proses çıkış akımında yürütülen toksisite analizleri ile ince-film fotokataliz prosesi ile SMX bozunumundan kaynaklı toksik etki değerlendirilmiştir. Ayrıca PPL fotoreaktörde Sefaklor ve Levofloksasin antibiyotiklerinin fotokatalitik bozunum verimlilikleri değerlendirilmiştir. PPL reaktörde ince-film fotokataliz prosesinin, farklı tür ve kaynaktan bakteri kültürleri üzerinde etkinliği deneysel olarak araştırılmıştır. Bu amaçla laboratuvar standardı E. coli DSM- 498 ve E. faecalis ATCC- 14506 kültürleri ve çevresel izolat E. coli ve Enterococcus sp. kültürleri ile çalışmalar yürütülmüştür. Elde edilen bakteri inaktivasyonu kinetiklerinin, literatürde sunulan farklı dezenfeksiyon modelleri ile uyumluluğu değerlendirilmiştir. Model bakteri olarak seçilen Escherichia coli üzerinde, farklı deneysel koşulların ince-film fotokataliz prosesi ile bakteri inaktivasyonu verimine etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Faktöriyel deneysel tasarım sonuçları elde edilen sonuçlar istatistiksel olarak değerlendirilmiş ve kinetik model elde edilmiştir. Standart ve çevresel izolat bakteri kültürlerinin, fotokataliz prosesi öncesi ve sonrasında farklı antibiyotiklere dirençlilik seviyeleri karşılaştırılarak, prosesten kaynaklı değişim deneysel çalışmalarla ortaya konulmuştur. Antibiyotik konsantrasyonunun, ince-film fotokataliz prosesi ile bakteri inaktivasyonu verimliliğine etkisi değerlendirilmiştir. Solar enerji altında PPL fotoreaktörde ince-film fotokataliz prosesi ile bakteri inaktivasyonu verimliliğine metal dopant katkısının etkisi deneysel çalışmalarla belirlenmiştir. Ayrıca arıtılmış evsel atıksu ortamında ince-film fotokataliz prosesi ile bakteri inaktivasyonu denemeleri yapılarak, doğal çözücü ortamda proses verimliliği deneysel olarak araştırılmıştır.