Tarımsal atık karışımlarından hazırlanan aktif karbonla sulu ortamlardan bazı farmasötik bileşiklerin giderimi

Farmasötik, kozmetik, gıda ve tarım sektörü başta olmak üzere birçok endüstriyel alanda kullanılmak üzere her geçen gün yeni moleküller sentezlenmektedir. Sentezlenen bu grup moleküllerden farmasötikler en yaygın kullanılan türlerdir. Tedavi, kontrol ve önleyici amaçlarla vücuda alınan farmasötiklerin bir kısmı metabolizma tarafından bağlanıp faydalı amacı için vücutta kullanılırken, diğer bir kısmı ise vücut ifrazatlarıyla atılmaktadır. Bu nedenle evsel atıksularda ve bunların verilmiş olduğu alıcı ortamlarda çok düşük konsantrasyonlarda bulunurlar. Mikro mertebelerdeki konsantrasyonları dahi son derece riskli olan bu moleküllerin, alıcı ortamlara verilmeden gerek üretildiği endüstriyel tesislerin atıksularından gerekse de evsel atıksulardan uzaklaştırılması gerekmektedir. Biyolojik arıtma yöntemleriyle sulardan giderilemeyen bu dirençli organik bileşiklerin sulardan giderilmesinde; adsorpsiyon, ileri oksidasyon prosesleri (İOP) ve membran prosesler gibi ileri arıtım teknolojilerinden faydalanılmaktadır. Bu prosesler arasında İOP'ler kontrollü tam bir mineralizasyon sağladığından ve ikincil bir atık riski oluşturmadığından en avantajlı yöntem olarak kabul edilmektedir. Ancak daha çok yüksek konsantrasyonlu atıksuların arıtımı için uygun olup oldukça pahalı yöntemlerdir. Düşük konsantrasyonlu kirleticiler için en yaygın uygulanan yöntem adsorpsiyondur. Aktif karbonlar; büyük yüzey alanları, gözenek hacimleri ve rejenerasyon kolaylıkları gibi nedenlerle endüstriyel uygulamalarda en fazla kullanılan adsorbenttir. Ancak hammadde ve üretim yöntemlerine bağlı olarak nispeten pahalıdırlar. Son zamanlarda üretim maliyetlerini düşürmek için tarımsal atıklar kullanılarak son derece avantajlı aktif karbonlar üretilmiştir. Yapılan bu tez çalışmasında; tarımsal bir artık olan badem, kayısı ve şeftali çekirdeği kabuğu karışımlarından çinko klorür (ZnCl2) kimyasal aktivasyonuyla hazırlanmış olan yeni bir aktif karbon kullanılarak, sulu ortamlardan birer antibiyotik olan amoksisilin (C16H19N3O5S) ve tetrasiklin (C22H24N2O8), birer ağrı kesici türü olan parasetamol (C8H9NO2) ve naproksen (C14H14O3) giderilmesi araştırılmıştır. Bu amaçla; her bir molekülün giderimi üzerine etkin olan aktif karbon dozu, temas süresi, sıcaklık ve başlangıç farmasötik konsantrasyonu gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Elde edilen veriler birinci-ikinci derece kinetik eşitliklere, Freundlich-Langmuir adsorpsiyon izotermleri uygulanarak aktif karbonun her bir molekül için maksimum adsorpsiyon kapasitesi hesaplanmıştır. Tekli sistemde optimize edilen şartlarda dört molekülü içeren sistemde, moleküllerin yarışmalı adsorpsiyonu incelenmiş ve aktif karbonun her bir molekül için seçiciliği ortaya koyulmuştur. Ayrıca adsorpsiyon kalıntısından moleküllerin desorpsiyonu farklı konsantrasyondaki metanol çözeltilerinde incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre: 500 ppb olan tekli amoksisilin, parasetamol, tetrasiklin ve naproksenin, 20°C sıcaklığında 0.66 g/L dozunda aktif karbon varlığında 60 dk'lık temas süresi sonunda % 98-99 oranında giderilebildiği belirlenmiştir. Sıcaklık artışına bağlı olarak giderim verimlerinin ihmal edilecek mertebede kaldığı tespit edilmiştir. Moleküllerin aktif karbon yüzeyine adsorpsiyonunun yalancı ikinci mertebeden kinetiğe ve Langmuir adsorpsiyon izotermine uyduğu ve aktif karbonun maksimum adsorpsiyon kapasitesinin amoksisilin, parasetamol, tetrasiklin ve naproksen için sırasıyla 100, 50, 50 ve 100 mg/g olduğu bulunmuştur. Başlangıç konsantrasyonunun artışına bağlı olarak giderim verimlerinde bir azalma olmasına rağmen söz konusu aktif karbonun incelenen dört molekülü 0.66 g/L gibi düşük bir dozla 20.000 ppb'ye kadar % 87'nin üzerinde giderdiği tespit edilmiştir. Aktif karbonun dörtlü sistemde incelenilen molekülleri; naproksen, parasetamol, amoksisilin ve tetrasiklin sırasıyla adsorpladığı belirlenmiştir. Adsorpsiyon kalıntısından adsorplanmış olan moleküllerin saf metanol varlığında kısmen desorbe olduğu tespit edilmiştir.