Antibiyotik trimetoprimin sulu çözeltiden uzaklaştırılması için platin anot kullanılarak elektrokimyasal oksidasyon prosesinin optimizasyonu
Optimization of electrochemical oxidation process using platinum anode for removal of antibiotic trimethoprim from aqueous solution
- Tez No: 933991
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HANİFE SARI ERKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Bu çalışma, ilaç üretiminde yaygın olarak kullanılan Trimetoprim'in (TMP) sulara karışarak sucul ekosistemlerde yarattığı olumsuz etkileri azaltmak amacıyla, platin kaplı titanyum dioksit (Pt/TiO2) anot ile anodik oksidasyon (AO) sürecini incelemektedir. Yaygın kullanılan bir antibiyotik olan TMP'nin, konvansiyonel atıksu arıtma tesislerinde fiziksel ve biyolojik arıtma prosesleriyle %40 ila %50 arasında kısmi olarak giderildiği bilinmektedir ve ayrıca antibiyotik dirençli bakterilerin yayılmasını teşvik eden bir antibiyotiktir. Bu nedenle, su ortamından TMP gideriminde AO gibi ileri arıtma yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Çalışmada, TMP giderimini arttırabilmek için elektrokimyasal oksidasyon yönteminde çeşitli parametrelerin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Farklı katot malzemeleri (grafit ve TiO2), akım yoğunlukları, pH seviyeleri, elektrolit konsantrasyonları ve işlem süreleri gibi faktörler test edilmiştir. Optimum koşullarda yapılan deneyler sonucunda % 90'ın üzerinde TMP giderimi elde edilmiştir. Bu yüksek giderim verimini 70 dakikalık işlem süresi sonunda 18.8 mA/cm2 akım yoğunluğu, pH 6.6 ve 0.03 M NaCl elektroliti kullanılarak elde edilmiştir. Enerji tüketimi açısından optimum koşullarda, düşük enerji tüketimi ile yüksek verimlilik elde edilmiştir. Grafit katot kullanıldığında 70. dakikada % 86 TMP giderim verimi elde edilmiştir ve spesifik enerji tüketimi (SEC) 18,18±6,2 kWsa/mg.TMPgiderilen iken, TiO2 katot kullanıldığında 70. dk'da %94,8 TMP giderim verimi ve 10.35±4.67 kWsa/mg. TMPgiderilen olarak hesaplanmıştır. Bu durum, TiO2 katodun, enerji verimliliği açısından grafit katottan daha üstün olduğunu göstermektedir. Elde edilen veriler, TMP'nin giderim sürecinde kinetik analizlerle desteklenmiştir. Kinetik analizler, yüksek TMP konsantrasyonlarında birinci derece reaksiyon kinetiğinin, daha düşük konsantrasyonlarda ise ikinci derece kinetik modelinin geçerli olduğunu göstermiştir. Bu bulgular, AO'nun sucul ortamlardaki farmasötik kirleticilerin gideriminde etkili ve uyarlanabilir bir yöntem olduğunu ortaya koymaktadır. Çalışmada ayrıca AO sürecinin maliyet açısından uygun olduğu ve farmasötik atıkların etkili şekilde giderilmesinin, antibiyotik direncinin önlenmesine katkı sağlayabileceği vurgulanmıştır. Sonuç olarak, platin kaplı titanyum dioksit anot kullanılarak gerçekleştirilen AO prosesi, TMP gibi dirençli farmasötiklerin sucul ortamlardan etkin bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlamaktadır. Bu yöntemin, diğer kalıcı kirleticiler üzerinde de uygulanabilirliği ve gerçek atıksu arıtma tesislerinde uzun vadeli performansının değerlendirilmesi gerektiği belirtilmektedir. AO sürecinin düşük enerji tüketimi, yüksek giderim verimi ve çevre dostu yapısı, bu yöntemi sürdürülebilir bir çözüm olarak öne çıkarmaktadır. Kimyasal maddelerin kullanımını gerektirmemesi ve toksik yan ürünler oluşturmaması, AO'yu çevresel açıdan güvenli bir arıtma teknolojisi haline getirmektedir.
Özet (Çeviri)
This study investigates the anodic oxidation (AO) process with a platinum coated titanium dioxide (Pt/TiO2) anode in order to reduce the negative effects of trimethoprim (TMP), which is widely used in pharmaceutical production, in aquatic ecosystems. TMP is a persistent antibiotic that is only removed %40 to 50 by physical or biological treatment in conventional wastewater treatment plants and also contributing to the spread of antibiotic-resistant bacteria. Thus, advanced oxidation processes (AOPs) such as AO are required for effective removal. In this study, optimisation of various parameters in the electrochemical oxidation method was carried out in order to increase TMP removal. Different cathode materials (graphite and TiO2), current densities, pH levels, electrolyte concentrations and process times were tested. As a result of the experiments carried out under optimum conditions, more than 90% TMP removal was obtained. This high removal efficiency was obtained by using a current density of 18.8 mA/cm2, pH 6.6 and 0.03 M NaCl electrolyte at the end of 70 minutes process time. Under optimum energy consumption conditions, high efficiency was achieved with low energy consumption. When graphite cathode was used, 86% TMP removal efficiency was obtained at 70 min and specific energy consumption (SEC) was 18.18+_6.2 kWsa/mg TMP, while 94.8% TMP removal efficiency and 10.35+_4.67 kWsa/mg TMP were calculated at 70 min when TiO2 cathode was used. This shows that TiO2 cathode is superior to graphite cathode in terms of energy efficiency. The obtained data were supported by kinetic analyses in the removal process of TMP. Kinetic analyses showed that first order reaction kinetics was valid at high TMP concentrations and second order kinetic model was valid at lower concentrations. These findings reveal that AO is an effective and adaptable method for the removal of pharmaceutical contaminants in aquatic environments. The study also emphasised that the AO process is cost-effective and effective removal of pharmaceutical wastes can contribute to the prevention of antibiotic resistance. To sum up, the AO process using platinum coated titanium dioxide anode provides effective removal of resistant pharmaceuticals such as TMP from aquatic environments. The applicability of this method on other persistent pollutants and its long-term performance in real wastewater treatment plants should be evaluated. The low energy consumption, high removal efficiency and environmentally friendly nature of the AO process emphasise this method as a sustainable solution. The fact that it does not require the use of chemicals and does not generate toxic by-products makes AO an environmentally safe treatment technology.
Benzer Tezler
- Fındık kabuğundan hazırlanan aktif karbon ile sulu ortamdan antibiyotik giderimi
Antibiotic removal from aqueous environment by activated carbon prepared from hazelnut shell
ASLIHAN DİNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiFırat ÜniversitesiÇevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MÜSLÜN SARA TUNÇ
- Bal peteklerinden izole edilen sporlu basillerin karakterizasyonu ve antimikrobiyal duyarlılıkları
Characterization and antimicrobial susceptibility of spore-forming bacilli isolated from honeycomb
YILDIZ BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
BiyolojiRecep Tayyip Erdoğan ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENGÜL ALPAY KARAOĞLU
- Antimicrobial activity of various plant extracts against bacterial pathogens isolated from urinary tract infection patients
İdrar yolu enfeksiyonu hastalarından izole edilen bakteriyel patojenlere karşı çeşitli bitki ekstraktlarının antimikrobiyal aktivitesi
KIFAH BURHAN FARIS SHAHIL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyolojiÇankırı Karatekin ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SONGÜL ŞAHİN
DR. ÖĞR. ÜYESİ NADİA IBRAHİM SALAH
- Diyareli çocuklarda enterotoksijen escherichia coli suşlarının araştırılması
Başlık çevirisi yok
HANDAN KATRANCI
- Mezogözenekli silika bazlı indirgenmiş grafen oksit kompoziti ile fluoksetin ve trimethoprim adsorpsiyonu
Mesoporous silica/reduced graphene oxide composite for fluoxetine and trimethoprim adsorption
ALİ DOĞANCAN DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANİFE SARI ERKAN
PROF. DR. MÜGE SARI YILMAZ