Geri Dön

Elektrooksidasyon prosesinde plaka ve ağ yapılı Ir-Ru elektrotların parasetamol giderimine etkisinin araştırılması

Investigation of the effect of Ir-Ru electrodes with plate and mesh structure on paracetamol removal in the electrooxidation process

  1. Tez No: 895619
  2. Yazar: BEYZANUR GÜZEL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ABDURRAHMAN AKYOL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Elektrokimyasal arıtma, Elektrooksidasyon, Ağ Elektrot, Parasetamol (PST), Ti/IrO2-RuO2, Electrochemical purification, Electrooxidation, Mesh Electrode, Paracetamol (PST), Ti/IrO2-RuO2
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 130

Özet

Son yıllarda yaşanan pandemiler, artan nüfus miktarı ve dirençli hastalıklar nedeniyle ilaç tüketimi her geçen gün artmaktadır. Canlılar tarafından tüketilen bu bileşikler ekosistemlere ve insan sağlığına zararlı olabilecek karmaşık ve kalıcı yapıları nedeniyle atıksulara karıştığında kritik bir çevresel kaygıya neden olmaktadırlar. Geleneksel atık su arıtma teknikleri genellikle bu kirleticileri uzaklaştırmak için yetersizdir. İlaç içeren atıksuların arıtılması için elektrokimyasal yöntemler etkili teknikler olarak ortaya çıkmaktadır. Bu yöntemler, yüksek verimlilik, çok yönlülük ve belirli kirleticileri hedefleme yeteneği gibi avantajlar sunar. Bu yöntemlerden elektrooksidasyon prosesi, ikincil kirletici oluşturmaması ve kolay işletilmesi gibi avantajları nedeniyle tercih edilmektedir. Proses temel olarak anot, katot ve güç kaynağından oluşmaktadır. İndirgenme ve yükseltgenme reaksiyonları ile oluşan •OH, klorlu bileşikler veya diğer reaktifler organik kirleticilerin CO2 ve H2O'ya kadar parçalanmasını sağlamaktadır. Elektrooksidasyon prosesinde çeşitli metallerle kaplanmış elektrotlar ve farklı geometrilere sahip elektrotlar kullanılmaktadır. Elektrotların geometrisinin değiştirilmesi hem elektrooksidasyon prosesinde giderim performanslarına hem de elektrotların fiziksel ve elektrokimyasal karakterizasyonuna etki etmektedir. Tez çalışmasında ağ ve plaka titanyum substratların üzerine IrO2-RuO2 kaplı elektrotların fiziksel ve elektrokimyasal karakterizasyonları ile performans analizlerinin karşılaştırılması yapılmıştır. Model bileşik olarak ateş ve hafif ila orta şiddette ağrı tedavisinde sıklıkla kullanılan parasetamol ilaç etken maddesi kullanılmıştır. Üretilen elektrotların fiziksel karakterizasyonu için XRD ve SEM, elektrokimyasal karakterizasyonu için LSV, CV ve ALT analizi yapılmıştır. Performans analizleri için ise akım yoğunluğu, PST konsantrasyonu, iletkenlik, pH ve katot materyali parametreleri değiştirilerek parasetamol giderim verimi, toplam organik karbon (TOK) giderim verimi, serbest klor oluşum miktarı ve enerji tüketimleri üzerinden karşılaştırması yapılmıştır. Yapılan çalışmada ağ Ti/IrO2-RuO2 elektrot plaka Ti/IrO2-RuO2 elektrota göre TOK, PST giderimi ve klor üretiminde daha yüksek performansa sahiptir. Ağ Ti/IrO2-RuO2 elektrot daha yüksek IrO2 ve RuO2 yoğunluğuna sahiptir. Plaka Ti/IrO2-RuO2 elektrot yüzeyinde ağsı bir yapı gözlemlenirken ağ Ti/IrO2-RuO2 elektrotta daha kristalize bir yapı gözlemlenmektedir. CV ve LSV analizleri sonucunda ağ elektrot plaka elektrota göre daha iletken ve elektrokatalitik aktivitesi daha yüksektir. ALT analizi sonucuna göre ise plaka elektrot daha kısa sürede ve hızlı bir şekilde ömrü biterken ağ elektrot daha uzun sürede ve yavaş bir şekilde ömrünü tamamlamıştır. FTIR ve HPLC analizlerine göre proses sonucunda parçalanması zor ürünlerin oluştuğu görülmektedir. Bunun yanında plaka elektrot ağ elektrota göre daha fazla OH radikali oluşumuna sebep olmaktadır.

Özet (Çeviri)

Due to the pandemics experienced in recent years, the increasing population and resistant diseases, drug consumption is increasing every day. These compounds consumed by living things cause a critical environmental concern when they are mixed into wastewater due to their complex and permanent structure, which can be harmful to ecosystems and human health. Conventional wastewater treatment techniques are generally insufficient to remove these pollutants. Electrochemical methods are emerging as effective techniques for the treatment of wastewater containing drugs. These methods offer advantages such as high efficiency, versatility and the ability to target specific pollutants. Of these methods, the electrooxidation process is preferred due to its advantages such as not creating secondary pollutants and easy operation. The process mainly consists of anode, cathode and power supply. •OH, chlorinated compounds or other reagents formed by reduction and oxidation reactions allow organic pollutants to be broken down to CO2 and H2O. Electrodes coated with various metals and electrodes with different geometries are used in the electrooxidation process. Changing the geometry of the electrodes affects both the performance of the electrodes in the electrooxidation process and the physical and electrochemical characterization of the electrodes. In the thesis study, the physical and electrochemical characterizations of IrO2-RuO2 coated electrodes on mesh and plate titanium substrates and the comparison of performance analyses were performed. The active ingredient of the drug paracetamol, which is often used in the treatment of fever and mild to moderate pain, was used as the model compound. XRD and SEM were performed for the physical characterization of the electrodes produced, LSV, CV and subanalysis were performed for the electrochemical characterization. For performance analysis, current density, PST concentration, conductivity, pH and cathode material parameters were changed and compared on paracetamol removal efficiency, total organic carbon (TOC) removal efficiency, amount of free chlorine formation and energy consumption. In the study, mesh Ti/IrO2-RuO2 electrode plate has higher performance in TOK, PST removal and chlorine production compared to Ti/IrO2-RuO2 electrode. The mesh Ti/IrO2-RuO2 electrode has higher IrO2 and RuO2 density. A mesh structure is observed on the surface of the plate Ti/IrO2-RuO2 electrode, while a more crystallized structure is observed on the mesh Ti/IrO2-RuO2 electrode. As a result of CV and LSV analyses, the mesh electrode is more conductive and electrocatalytic activity is higher than the plate electrode. According to the results of the subanalysis, the plate electrode ended its life in a shorter time and quickly, while the mesh electrode completed its life in a longer time and slowly. According to FTIR and HPLC analyses, it is seen that difficult-to-break down products are formed as a result of the process. In addition, the plate electrode causes the formation of more OH radicals than the mesh electrode.

Benzer Tezler

  1. Elektrooksidasyon prosesinde elektrot seçimi ve proses performansı üzerine etkilerinin incelenmesi

    Electrode selection in electrooxidation process and investigation of its effects on process performance

    SİNEM SELKİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Çevre MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖMÜR GÖKKUŞ

  2. Antep fıstığı işleme atıksularının sürekli sistemde elektrokimyasal arıtım yöntemleri ile arıtımının incelenmesi

    Investigation treatment of pistachio processing wastewater by continuous system in electrochemical methods

    ZUHAL KÖKSAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Çevre MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALPER ERDEM YILMAZ

  3. Ti/IrO2-RuO2 ve bor katkılı elmas (BDD) elektrotlarının kullanıldığı elektrooksidasyon prosesi ile ilaç etken maddesinin arıtımı

    Treatment of active pharmaceutical substance by electrooxidation process using Ti/IrO2-RuO2 and boron doped diamond (BDD) electrodes

    BÜLENT CEYLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Çevre MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDURRAHMAN AKYOL

  4. Alkolsüz içecek endüstrisinden kaynaklanan atıksuların elektrooksidasyon ile arıtımı

    Electrooxidation treatment of wastewater from the soft drink industry

    FUNDAGÜL ERGÜVEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    KimyaBursa Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUNUS KAYA

    DOÇ. DR. AHMET AYGÜN

  5. Elektro-perokson hibrit prosesi ile fenol giderimi

    Phenol removal with electro-peroxone hybrid procedure

    FUNDA BAHAR ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Çevre MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ENİS BÜLENT HEKİMBAŞI