Mikrokirleticilerin çevresel etkileri ve giderim yöntemlerinin sürdürülebilirlik açısından araştırılması

Abstract

Sürdürülebilir bir çevre için mikrokirleticilerin kontrol edilmesi gerekmektir. Klasik atıksu arıtma tesisleri bu kirleticilerin giderimi için yetersiz kalmaktadır. Sucul çevreyi korumak ve onu gelecek nesillere sağlıklı bir şekilde aktarmak için atıksuyun tamamen arıtılmasına ihtiyaç vardır. Bu kapsamda son zamanlarda sıklıkla kullanılan ileri oksidasyon prosesleri mikrokirleticilerin atıksudan gideriminde umut verici bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır.Bu tez çalışmasında ileri oksidasyon prosesleri kullanılarak beş farklı mikrokirletici madde (diklofenak, ibuprofen, karbamazepin, parasetamol ve triklosan) incelenmiştir. Çalışmada kullanılan ileri oksidasyon prosesleri, Fenton, Ultraviyole, Ultraviyole/Hidrojen peroksit ve Heterojen fotokataliz yöntemleridir. Çalışma sırasında mikrokirleticilerin giriş ve çıkış konsantrasyonları LCMS/MS cihazı kullanılarak ölçülmüştür. İleri oksidasyon prosesleri ile optimum reaktif miktarları belirlenerek giderim verimleri hesaplanmıştır. Ayrıca, maliyet hesabı yapılarak giderim verimlerine karşılık maliyet açısından da en uygun reaktiflerin ve çalışma koşullarının seçimine karar verilmiştir. İlk olarak, Fenton prosesi, 30 dakika reaksiyon süresi ile pH <3,5'te farklı H2O2 ve Fe2+ konsantrasyonları denenerek tüm mikrokirleticilerin yaklaşık %99,9 giderimi elde edilmiştir. İkinci olarak sadece UV prosesi denenmiş ve giderim verimleri diklofenak %90,03, ibuprofen %85,62, parasetamol %86,17, karbamazepin %40,07 ve triklosan %85,24 olarak bulunmuştur. UV/H2O2 prosesi ile farklı H2O2 konsantrasyonları denenerek tüm mikrokirleticilerin yaklaşık %99,9 giderimi elde edilmiştir. Son olarak, UV/TiO2 prosesi ile farklı TiO2 konsantrasyonları denenerek tüm mikrokirleticilerin yaklaşık %99,9 giderimi elde edilmiştir. Ayrıca UV, UV/H2O2 ve UV/TiO2 prosesleri için kinetik hesaplamalar yapılmıştır.

Micropollutants need to be controlled for a sustainable environment. Conventional wastewater treatment plants are often insufficient in removing these pollutants. In order to protect the aquatic environment and to transfer it to the next generation in a healthy way, wastewater must be completely purified. In this context, advanced oxidation processes are a promising method in the removal of micropollutants.In this work, five different micropollutants diclofenac, ibuprofen, carbamazepine, paracetamol and triclosan were investigated by using advanced oxidation processes. Advanced oxidation processes used in the study are, Fenton, Ultraviolet, Ultraviolet/Hydrogen peroxide and heterogeneous photocatalysis methods. The initial and final concentrations of micropollutants were measured using LCMS/MS. Advanced oxidation processes were used to calculate the removal efficiencies. In addition to this, cost analysis was done to determine the optimum quantities of reagents and working conditions. Firstly, Fenton process was performed with 30 minutes reaction time by using different H2O2 and Fe2+ concentrations at pH <3.5 and 99.9% removal efficiency was obtained for all micropollutants. Secondly, ultraviolet was applied to selected micropollutants with a reaction time of 30 minutes. As a result, diclofenac 90.03%, ibuprofen 85.62%, paracetamol 86.17%, carbamazepine 40.07% and triclosan 85.24% removal efficiencies were obtained. UV/H2O2 process was performed with 30 minutes reaction time by using different H2O2 and 99.9% removal efficiency was obtained for all micropollutants. Finally, UV/TiO2 process was performed with 60 minutes reaction time by using different TiO2 and 99.9% removal efficiency was obtained for all micropollutants. In addition, kinetic calculations were made only for UV, UV/H2O2 and UV/TiO2 processes.