Bor doplanmış elmas elektrotlar kullanılarak tetrasiklin antibiyotiğinin elektrokimyasal yöntemle degradasyonu

Abstract

Son yıllarda antibiyotiklerin yaygın kullanımı, çevrede antibiyotik kalıntılarının tespit edilmesine ve antibiyotiklerin kirletici olarak tanımlanmasına neden olmuştur. Antibiyotik kalıntılarının insan sağlığı ve çevre üzerinde oluşturduğu riskleri ortadan kaldırmak amacıyla alternatif arıtım yöntemleri geliştirilmektedir. Bu çalışmada tetrasiklin antibiyotiğinin elektrokimyasal yöntemle degradasyonu, NaCl elektroliti varlığında, bor doplanmış elmas anot kullanılarak kesikli elektrokimyasal reaktörde araştırılmıştır. İşletim parametrelerinin etkileri, 4-20 mA/cm2 akım yoğunluğu, 0-8 g/L elektrolit derişimi, 200-1000 mg/L tetrasiklin başlangıç derişimi ve 25-45?C reaksiyon sıcaklığı aralıklarında incelenmiştir. Optimum işletim koşulları cevap yüzey yöntemi (RSM) kullanılarak 618 mg/L tetrasiklin başlangıç derişimi, 3,6 g/L elektrolit derişimi, 13,4 mA/cm2 akım yoğunluğu ve 36?C reaksiyon sıcaklığı olarak belirlenmiştir. Tetrasiklin antibiyotiği içeren atıksuyun elektrokimyasal degradasyon reaksiyonunun kinetik çalışması tetrasiklin derişimi ve kimyasal oksijen ihtiyacı temelinde gerçekleştirilmiştir. Tetrasiklin derişimi temelinde reaksiyon derecesi 1, 36°C?de özgül reaksiyon hız sabiti 0,0515 dakika-1, reaksiyon aktivasyon enerjisi 2,55 kJ/mol; kimyasal oksijen ihtiyacı derişimi temelinde reaksiyon derecesi 0.5, 36°C?de özgül reaksiyon hız sabiti 0,3581 mg0,5L-0,5dakika-1, reaksiyon aktivasyon enerjisi 6,00 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.

In recent years, the widespread use of antibiotics caused to the detection of antibiotic residues in the environment and the identification of antibiotics as a pollutant. Alternative treatment methods are being developed in order to eliminate the risks of the antibiotics residues for human health and the environment. In this study, the electrochemical degradation of tetracycline antibiotic was investigated using boron doped diamond (BDD) anode in the presence of NaCl electrolyte in a batch electrochemical reactor. The influence of operating parameters such as current density, electrolyte concentration, initial tetracycline concentration, and reaction temperature were studied in the range of 4-20 mA/cm2, 0-8 g/L, 200-1000 mg/L, and 25-45 ?C, respectively. The optimum operating conditions were obtained using response surface methodology (RSM) such as 618 mg/L tetracycline concentration, 3.6 g/L electrolyte concentration, 13.4 mA/cm2 current density and 36°C reaction temperature. The reaction kinetics for the electrochemical degradation of tetracycline antibiotics were evaluated at the optimized reaction conditions based on the chemical oxygen demand and tetracycline concentration. Based on tetracycline concentration, reaction order, specific reaction rate constant at 36°C reaction temperature, and the activation energy of the reaction were calculated as 1, 0.0515 min-1, and 2.55 kJ/mol, respectively. Based on chemical oxygen demand, reaction order, specific reaction rate constant at 36°C reaction temperature, and the activation energy of the reaction were calculated as 0.5, 0.3581 mg0.5/L0.5min-1, and 6.00 kJ/mol, respectively.