Investigation of the potential of clinoptilolite zeolite for the removal of pharmaceutical contaminants using molecular simulation methods
Moleküler simülasyon yöntemleri kullanılarak klinoptilolit zeolitin ilaç kirleticilerinin giderilmesindeki potansiyelinin araştırılması
- Tez No: 989119
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM İNANÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Belirtilmemiş.
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Farmasötiklerin, bunların metabolitlerinin ve dönüşüm ürünlerinin çevrede bulunması önemli bir küresel sorun olarak ortaya çıkmıştır. İnsan ve veteriner hekimliğinde yaygın olarak kullanılan bu bileşikler, sürekli olarak doğal ekosistemlere salınmakta ve endokrin bozulması, toksisite ve antibiyotik direncinin gelişimi de dahil olmak üzere canlı organizmalar üzerinde potansiyel olarak olumsuz etkiler yaratmaktadır. Su sistemlerinde antibiyotiklerin artan tespiti, dirençli bakteri türlerini teşvik etme potansiyelleri nedeniyle özellikle endişe vericidir ve uzun vadeli ekolojik ve halk sağlığı riskleri oluşturur. Bu çalışmada, üç temsili farmasötik bileşik (Oksasilin, Nafsilin ve Paroksetin) doğal ve yüzey aktif maddeyle değiştirilmiş klinoptilolit (SMZ) üzerindeki adsorpsiyon davranışlarını araştırmak için seçildi. Zeolitler, özellikle klinoptilolit, yüksek iyon değişim kapasiteleri, termal stabiliteleri ve çevresel uyumlulukları nedeniyle farmasötik giderim için uygun maliyetli ve verimli adsorbanlar olarak artan ilgi çekmektedir. Bu araştırmanın temel amacı, moleküler simülasyon kullanarak bu antibiyotiklerin zeolit çerçevelerdeki adsorpsiyon mekanizmalarının teorik olarak anlaşılmasını sağlamaktır. Adsorpsiyon izotermlerini hesaplamak ve atomik ölçekte difüzyon ve etkileşim davranışlarını analiz etmek için Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) ve Moleküler Dinamik (MD) simülasyonları kullanıldı. Adsorpsiyon verimliliğini etkileyen parametreleri belirlemek için pH'ın, başlangıç konsantrasyonunun ve temas süresinin etkileri sistematik olarak değerlendirildi. Sonuçlar Paroksetinin en yüksek adsorpsiyon kapasitesi ve seçiciliği sergilediğini, bunu Nafcillin ve Oksasilin'in izlediğini ortaya çıkardı. Adsorpsiyon, çevresel koşullardan, özellikle pH'dan güçlü bir şekilde etkilenmiştir ve öncelikle kimyasal adsorpsiyon mekanizmaları tarafından yönetilmektedir. Bu bulgular, teorik modelleme ile pratik çevresel uygulamalar arasında köprü kurarak klinoptilolitin farmasötik giderim için sürdürülebilir ve etkili bir adsorban olarak potansiyelini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
The occurrence of pharmaceuticals, their metabolites and transformation products in the environment has appeared as an important global concern. These compounds, widely utilized in human and veterinary medicine, are continuously released into natural ecosystems, potentially exerting adverse effects on living organisms, including endocrine disruption, toxicity, and the development of antibiotic resistance. The increasing detection of antibiotics in aquatic systems is particularly alarming due to their potential to promote resistant bacterial strains, posing long-term ecological and public health risks. In this study, three representative pharmaceutical compounds—Oxacillin, Nafcillin, and Paroxetine—were selected to investigate their adsorption behavior on natural and surfactant-modified clinoptilolite (SMZ). Zeolites, particularly clinoptilolite, have attracted growing interest as cost-effective and efficient adsorbents for pharmaceutical removal due to their high ion-exchange capacity, thermal stability, and environmental compatibility. The main objective of this research was to provide a theoretical understanding of the adsorption mechanisms of these antibiotics in zeolite frameworks using molecular simulation. Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) and Molecular Dynamics (MD) simulations were employed to compute adsorption isotherms and analyze diffusion and interaction behaviors at the atomic scale. The effects of pH, initial concentration, and contact time were systematically evaluated to identify the parameters influencing adsorption efficiency. The results revealed that Paroxetine exhibited the highest adsorption capacity and selectivity, followed by Nafcillin and Oxacillin. Adsorption was strongly affected by environmental conditions, particularly pH, and primarily governed by chemisorption mechanisms. These findings highlight the potential of clinoptilolite as a sustainable and efficient adsorbent for pharmaceutical removal, bridging theoretical modeling with practical environmental applications.
Benzer Tezler
- Recovery of ammonıum and potassıum from lıquıd dıgestate usıng clınoptılolıte, ıts use as fertılızer and structural analysıs of the solıd phase
Anaerobik sivi çürütücü çikişindan klinoptilolit kullanilarak amonyak ve potasyumun geri kazanimi, gübre olarak kullanimi ve kati fazin yapisal karakterizasiyon anali̇zi
FATEMEH SADRZADEH
Doktora
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
- İnsan idrarının gübre olarak dolaylı kullanımında klinoptilolitle muamele ve alternatifleri
Alternatives for indirect use of urine as fertilizer through processing with clinoptilolite
AYŞE DUDU ALLAR
Doktora
Türkçe
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE BİLSEN BAYKAL
- Batı Anadolu klinoptilolit zeolitinin deterjanlarda fosfatlar yerine kullanılabilirliğinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
ÖZLEM ÖZKILIÇ (ÖZDİLEK)
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
KimyaGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜJGAN ÇULFAZ
- Doğal zeolitlerin pestisit gideriminde kullanılabilirliğinin araştırılması
The investigation of usibility of natural zeolite
ÖZGE ÖZBAYRAK
- Investigation of the effects of commercial polymer additives on zeolite filled recycled polypropylene composites
Ticari polimerik katkıların zeolit dolgulu geri dönüşüm polipropilen kompozit üzerindeki etkilerinin incelenmesi
HANİFİ AKYURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSELİ UYANIK