Diklofenak içeren atıksuyun fotokimyasal ileri oksidasyon prosesleri ile arıtılabilirliğinin araştırılması

Abstract

Gelişen dünya üzerinde ilaçların, hormonların ve kişisel bakım ürünlerinin kullanımının artması sonucu mikrokirletici olarak adlandırılan kirletici türleri ortaya çıkmıştır. Konsantrasyonlarının düşük (μg/l-ng/l) olmasına rağmen özellikle sucul çevredeki etkileri oldukça fazladır. Bu etkilerden bazıları ise balıklarda dişileşme, cinsiyet tersinimleri, popülasyon azalmasıdır. Klasik atıksu arıtma tesisleri mikrokirletici giderimi üzerine tasarlanmamıştır. Bu nedenle mikrokirleticilerin birçoğu atıksu arıtma tesislerinden kalıcılıkları ve/veya sürekli girişleri sebebiyle arıtılmadan deşarj edilmektedir. Bu nedenle son yıllarda mikrokirleticilerin arıtımında ileri oksidasyon prosesleri uygulanmaktadır. Bu çalışmada seçilen ilaç, antienflamatuar yapıya sahip ilaçlar içerisinde en yüksek akut toksisitesi bulunan Diklofenak ilacıdır. Arıtım yöntemlerinden UV ve kombinasyonları (UV/H2O2, UV/TiO2, UV/ZnO) çalışılmıştır. Diklofenak içeren sentetik suyun UV, UV/H2O2, UV/TİO2 ve UV/ZnO yöntemleri ile 0-10-20-30-40-50-60.dakikalarda numune alınarak arıtımı yapılmıştır. Farklı Diklofenak çözeltileri UV ve UV/H2O2 proseslerinde 50, 100, 200, 400, 800 mg/l konsantrasyonlarıyla, UV/TiO2 ve UV/ZnO prosesleri için 40, 80, 160, 240, 320 mg/l konsantrasyonlarıyla hazırlanmıştır. Çalışmada diklofenak konsantrasyonları LCMS-MS ve TOK cihazları ile ölçülmüştür. Tüm proseslerde çalışma koşulları aynı kalmıştır. LCMS-MS analizinde UV proseste DCF giderim verimi %55,23, UV/H2O2 ile DCF giderimi ise 200 mg/l H2O2 konsantrasyonunda %100 bulunmuştur. TOK giderimi UV proseste %30,71, UV/H2O2 prosesinde ise en yüksek verim 800 mg/l'de %97 olarak bulunmuştur. UV/TİO2 ve UV/ZnO prosesi sonucunda TOK giderimi 320 mg/l'de sırasıyla %93,23 ve %96,10 bulunmuştur. LCMS-MS analiz sonuçlarında ise 240 mg/l TiO2 ve ZnO konsantrasyonlarında DCF giderimi %100'e ulaşmıştır. Sonuçlara göre UV prosesinin tek başına etkinliğinden ziyade UV/ZnO, UV/TiO2, UV/H2O2 gibi kombinasyonlarında daha etkili giderim verimi elde edilmiştir.

Emerging micropollutants have been frequently detected in the water resources due to excessive use of drugs, hormones and personal care products in the developing world. Although their concentration is in low (μg/l-ng/l) concentrations, their effects are particularly high in the aquatic environment. Some of these effects are on ovulation, gender reversal and population reduction in fish. Conventional wastewater treatment plants are not designed for micropollutant removal. For this reason, most of the micropollutants are discharged from the wastewater treatment plants without being treated, where, their persistence and / or continuous input plays role. Advanced oxidation processes have been applied in the treatment of micropollutants in recent years. The drug selected in this study is diclofenac which has the highest acute toxicity among all of the the anti inflammatory drugs. In this study, UV was integrated with different oxidants (UV/H2O2, UV/TiO2, UV/ZnO), to study the removal efficiency of diclofenac. Synthetic wastewater containing diclofenac drug were treated with the help of UV, UV/H2O2, UV/TiO2 and UV/ZnO methods by taking samples at different time intervals of 0-10-20-30-40-50-60 minutes. Different solutions of Diclofenac were prepaired with concentrations of, 50mg/l, 100mg /l, 200mg/l, 400mg/l and 800mg/l for treated with UV and UV/H2O2 for UV/TiO2 and UV/ZnO solutions were prepaired with concentrations 40, 80, 160, 240 and 320mg/l. Diclofenac concentration were analyzed by LCMS-MS along with TOC tests to compair efficiency of systems. The other operating conditions remained the same in all systems. In case of 200 mg/l, LCMS-MS analysis showed UV removal efficiency was 55,23% and UV/H2O2 removal was100%. TOC results showed that 30.71% diclofenac removal with UV and 97% with UV/H2O2 removal, in case of 800 mg/l concentration. In case of 320mg/l, TOC analysis showed that UV/TiO2 and UV/ZnO processes removel efficiency were respectively %93,23 and %96,10. LCMS-MS analysis results showed that %100 removel efficiency at 240 mg/l in both of TiO2 and ZnO concentrations. According to the results, UV/ZnO, UV/TiO2, UV/H2O2combinations were proved to be more efficient removal methods than UV process alone.