Treatment of aqueous solutions of pharmaceutical drugs using bio-inspired catalysts
Farmasötik ilaçların sulu çözeltilerinin biyo-ilham alınan katalizörler kullanılarak arıtılması
- Tez No: 611242
- Danışmanlar: PROF. DR. SÜHEYDA ATALAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 204
Özet
Polen ve domates kabuğu biyo-şablonlarından, biyomimetik bakır oksit, ferrik oksit ve kobalt oksit katalizörleri literatürden derlenen modifiye biyo-ilham katalizör hazırlama yöntemlerine göre hazırlanmıştır. Polen ve domates kabuğundan ilham alınan katalizörlerin yüzey morfolojileri, Taramalı Elektron Mikroskopisi ile tanımlanmıştır. Mikrograflar polen taneleri ve domates kabuğu biyo-şablonlarının bakır oksit, demir oksit ve kobalt oksit metal yapılar tarafından başarıyla taklit edildiğini göstermiştir. Biyo-iham alınan katalizörlerin fazları, yüzey alanları ve manyetik özellikleri X-Işını Difraktometresi (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) yüzey alanı ve Titreşimli Örnek Manyetometresi (VSM) analizleri ile karakterize edilmiştir. İleri oksidasyon proseslerinde biyo ilham alınan katalizörler varlığında arıtımı gerçekleştirilmek üzere hedef farmasötik madde olarak tüm dünyada en yaygın kullanıma sahip analjezik ilaçlardan biri olan asetaminofen seçilmiştir. Biyo-ilham alınan katalizörlerin fotokatalitik performansları çeşitli katalizör yüklemeleri ve UV ışık şiddetleri uygulanarak test edilmiş ve karşılaştırılmıştır. Katalizör seçimi deneylerinde polen ve domates kabuğundan hazırlanan bakır oksit, demir oksit ve kobalt oksit katalizörler arasında domates kabuğundan ilham alınarak hazırlanan şablon üzerindeki bakır oksit (TCu) katalizörün en uygun olduğu sonucuna varılmış ve seçilen katalizör varlığında bir parametrik çalışma yapılmıştır. Foto Fenton benzeri oksidasyonu ile asetaminofen giderimi üzerine gerçekleştirilen parametrik çalışma Box-Behnken deney tasarımı yöntemine göre düzenlenmiştir. Başlangıç pH'sı, katalizör yüklemesi, ve başlangıç H2O2 derişiminin Asetaminofen giderimi üzerine etkileri, TCu katalizörü varlığında araştırılmış ve optimum koşullar belirlenmiştir. Arıtım prosesinin uygunluğunu değerlendirmek üzere Toplam Organik Karbon giderimi ölçümleri ve toksisite testleri yapılmıştır. Polen ve domates kabuğundan ilham alan katalizörlerin katalitik ıslak hava oksidasyonundaki performansları, iki farklı sıcaklıkta test edilerek katalizör seçimi deneyleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre TCu katalizörü, foto Fenton benzeri oksidasyon prosesinde de olduğu gibi en yüksek asetaminofen giderim performansını göstermiştir. TCu katalizörün yüksek sıcaklık ve basınç altında kullanıldıktan reaksiyon sıvısından geri kazanımındaki zorluk nedeniyle biyo-ilham alınan katalizörler grafen destek malzemesi üzerinde hazırlanmıştır. TCu-XGO (TCu: Domates kabuğundan ilham alınan bakır oksit; GO: Grafen oksit; X, grafen oksit ağırlık yüzdesi: 10, 50 ve 90) katalizörler hazırlanmış ve katalitik ıslak hava oksidasyon işleminde performansları test edilmiştir. En etkili grafen oksit destekli biyomimetik katalizör, katalitik performanslara ve katalizör maliyet değerlendirmesine göre TCu-50GO olarak belirlenmiştir. Box-Behnken deney tasarımı yöntemine göre asetaminofenin katalitik ıslak hava oksidasyonu üzerine bir parametrik çalışma gerçekleştirilmiştir. Katalizör yüklemesinin, reaksiyon sıcaklığının ve reaksiyon basıncının asetaminofen degradasyonu üzerindeki etkileri, TCu-50GO katalizörü varlığında araştırılmıştır. Optimum reaksiyon koşulları altında toksisite testleri ve mineralizasyon analizi yapılmıştır. TCu-50GO katalizörü varlığında asetaminofenin katalitik ıslak hava oksidasyonunu ifade eden reaksiyon hızı modellerini türetmek için bir kinetik çalışma yapılmıştır. Kinetik çalışma kapsamında hem homojen hem de heterojen modellerin uygunluğu araştırılmıştır. Homojen modellerin değerlendirilmesi için birinci ve ikinci mertebeden reaksiyon kinetiğinin deneysel verilere uygunluğu test edilmiştir. Heterojen reaksiyon kinetiği modellerinin türetilmesi için oksijenin gaz ve sıvı fazdaki ve katalizör yüzeyindeki derişim değerlerinin yanısra asetaminofenin sıvıdaki ve katalizör yüzeyindeki derişimleri belirlenmiş ve Eley-Rideal ve Langmuir-Hinshelwood modellerinin uygunluğu araştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Bio-inspired copper oxide, ferric oxide, cobalt oxide catalysts were prepared from pollen and tomato skin bio-templates according to the modified bio-inspired catalyst preparation procedures derived from literature. The surface morphologies of the pollen and tomato skin inspired catalysts were characterized by Scanning Electron Microscopy. The micrographs demonstrated that pollen grains and tomato skin bio-templates were successfully mimicked by copper oxide, ferric oxide, and cobalt oxide metal structures. The phases, surface areas and the magnetic properties of the bio inspired catalysts were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area, and Vibrating Sample Magnetometer (VSM) analyzes respectively. Acetaminophen, which is one of the most commonly used analgesic drugs all over the world, was selected as the target pharmaceutical compound to be treated in the advanced oxidation processes in the presence of bio-inspired catalysts. The photocatalytic performances of the bio-inspired catalysts were tested and compared at various catalyst loadings and UV light intensities. In the catalyst screening experiments, tomato skin inspired copper oxide (TCu) was selected as the most suitable biomimetic catalyst among the pollen or tomato skin inspired copper oxide, iron oxide, and cobalt oxide catalysts, and a parametric study was conducted in the presence of the selected catalyst. The parametric study on Photo Fenton-like (PFL) oxidation of acetaminophen was performed according to the Box-Behnken Experimental Design. The influences of the initial pH, catalyst loading, and the initial H2O2 concentration on acetaminophen degradation were investigated in the presence of TCu catalyst. The optimum reaction conditions were determined by maximizing the response. Total Orgaic Carbon measurements and toxicity tests were performed to assess the suitability of the treatment process. The catalytic performances of the pollen and tomato skin inspired catalysts were tested in catalytic wet air oxidation process operated at two different temperatures. According to the results tomato skin inspired CuO catalyst showed the highest acetaminophen removal performance as in PFL oxidation process. Since it is difficult to recover these bio inspired catalysts after they were used under high temperature and pressures, the most effective bio-inspired catalyst was prepared on graphene support material. TCu-XGO (TCu: Tomato skin inspired copper oxide; GO: Graphene oxide; X, weight percentage of graphene oxide: 10, 50, and 90) catalysts were prepared and their performances were tested in catalytic wet air oxidation process. The most effective graphene oxide supported biomimetic catalyst was determined as TCu-50GO according to the catalytic performances and catalyst cost evaluation. A parametric study on CWAO of acetaminophen was performed by using to the Box-Behnken Experimental Design. The influences of the catalyst loading, reaction temperature, and reaction pressure on degradation of acetaminophen was investigated in the presence of TCu-50GO catalyst. Under the optimum reaction conditions toxicity tests were carried out and mineralization analysis is performed. A kinetic study was performed to derive the reaction rate models expressing the catalytic wet air oxidation of acetaminophen in the presence of TCu-50GO catalyst. In the context of the kinetic study, the suitability of both of the homogeneous and heterogeneous models was investigated. First and second order reaction kinetics was tested for the evaluation of the homogeneous models. In order to derive heterogeneous reaction model equations, the concentrations of oxygen in the gas and liquid phase and on the catalyst surface were determined as well as the concentration of acetaminophen in liquid phase and on the catalyst surface, the suitability of the Eley Rideal and Langmuir Hinshelwood models was investigated.
Benzer Tezler
- Bazı ilaç mikrokirleticilerinin suların yeniden kullanımına etkilerinin sürdürülebilirlik açısından değerlendirilmesi
Assessment of some pharmaceutical micropollutants effects on water reuse in the frame of sustainability
BAREERA MARYAM
Doktora
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. HANİFE BÜYÜKGÜNGÖR
- Kanser kemoterapisinde kullanılan bazı ilaçların voltametrik yöntemle elektroanalitik incelenmesi
Electroanalytic investigation of some drugs used in cancer chemotherapy by voltammetric method
GÜNAY ÖNAL
- Diyabet tedavisinde kullanılan bazı ilaçların voltametrik yöntemle elektroanalitik incelenmesi
Electroanalytic examination of some drugs used in diabetes treatment with voltametric method
YALÇIN ALTUNKAYNAK
- İbuprofen içeren oftalmik y/s mikroemülsiyon formülasyonu ve in vitro değerlendirilmesi
Formulation and in vitro evaluation of an o/w ophtalmic microemulsion of ibuprofen
İLKE YAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Eczacılık ve FarmakolojiAnadolu ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. LÜTFİ GENÇ
- Antibiyotik içeren çeşitli oküler nano-taşıyıcı sistemlerin in vitro in vivo değerlendirilmesi üzerine çalışmalar
Studies on the in vitro - in vivo evaluation of different ocular nano-carrier systems containing antibiotics
NESLİHAN ÜSTÜNDAĞ OKUR
Doktora
Türkçe
2012
Eczacılık ve FarmakolojiEge ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. GÖKHAN ERTAN