Fenton ve Fotofenton Prosesleri ile Atıksudaki Aspirinin Giderim Verimliliğinin Karşılaştırılması

Abstract

İlaçlar, sucul çevrede düşük konsantrasyonlarda bulunan önemli kirleticilerdir. Bu bileşikler, üretim sırasındaki atılımlarla, kullanılmayan veya kullanım süresi sona eren ilaçların atılmasıyla, insan ve hayvan boşaltımlarıyla birlikte çevreye farklı yollarla giriş yapmaktadırlar. Aspirin, steroid olmayan antienflamatuar (NSAID) bir ilaç olup, dünyanın hemen hemen her bölgesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Klasik atıksu arıtma tesisleri mikrokirleticilerin gideriminde yeterli olmamaktadır. Bu nedenle mikrokirletici giderimleri için ileri oksidasyon proseslerinin kullanılması iyi bir çözüm olmaktadır. Fenton ve fotofenton prosesleri ileri oksidayon proseslerinin alt basamağında bulunmaktadır. Bu çalışmada fenton ve fotofenton prosesleri kullanılarak aspirinin atıksudan giderimi amaçlanmıştır. Laboratuvar şartları altında, atıksuda bulunan aspirinin giderimi için H₂O₂ ve FeSO₄ kullanılarak koagülasyon ve ileri oksidasyon yöntemleri uygulanmıştır. Aspirin tablet, musluk suyunda çözündürülerek konsantrasyonu 20 mg/L olacak şekilde hazırlanmıştır. Aspirinin giderim verimliliğini belirlemek için KOI ve TOK testleri yapılmıştır. Optimum H₂O₂ ve FeSO₄ konsantrasyonlarını belirlemek için, farklı pH değerleri (3, 3.5, 4), reaksiyon süresi (10, 20, 30 dk) ve bekleme süresi (120 dk) seçilerek oda sıcaklığında deneyler gerçekleştirilmiştir. Fotofenton prosesinde ek olarak 254 nm dalgaboyu ışık tüm deneyler sırasında sürekli olarak uygulanmıştır. H₂O₂ ve FeSO₄ konsantrasyonları (10, 20, 30 mg/L) denemiştir. Sonuçlar, fenton prosesi için %83.91 KOI ve %57.52 TOK giderimi ve fotofenton prosesi için %90.97 ve %85.89 TOK giderimi olduğunu göstermektedir.

Keywords

• Aspirin,Fenton prosesleri,İleri oksidasyon prosesleri,KOI,TOK

Comparison of Removal Efficiency of Aspirin in Wastewater by Fenton and Photo-Fenton Processes

Abstract

Pharmaceuticals, as an emerging pollutant, are found in low concentration in aquatic environment. The residues of these compounds can enter the environment in different ways: during manufacturing and during the disposal of unused or expired drugs and with human and animal excretion. Aspirin (ASA), a non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID), is a most widely used medicine in almost every part of world. Classic wastewater treatment plants are not enough to remove micropollutants therefore advanced oxidation process have a good solution. Fenton and photo-fenton is a branch of advanced oxidation process. In this study, degradation of aspirin (ASA) using fenton and Photo-Fenton was studied in wastewater. Under laboratory conditions, coagulation and advance oxidation using H₂O₂ and FeSO₄ was applied to degrade the concentrations of aspirin from wastewater. Aspirin tablet (20 mg/L) was dissolved in tap water to prepare aspirin solution as synthetic wastewater. COD and TOC test were conducted to observe the removal efficiency of drug. Experiments with optimal concentrations of H₂O₂ and FeSO₄ were carried out by chancing pH (3-3.5-4), reaction time (10,20,30 min) and residence time (120 min) of solution at room temperature and in the constant supply of UV 250 nm wavelength. Concentration of H₂O₂ and FeSO₄were selected as (10-20-30 mg/L). Results showed 83.91 % COD and 57.52 % TOC removal for fenton process and 90.97 % COD and 85.89 % TOC removal for photo-fenton process.

Keywords

• Aspirin,Fenton processes,Advanced oxidation process,COD,TOC

References

1. Bouzenno H., Hfaiedh N., Giroux-Metges M., Elfeki A., Talarmin H., “Biological properties of citral and its potential protective effects against cytotoxicity caused by aspirin in the IEC-6 cells” Biomedicine & Pharmacotheraphy, 87, 653- 660, 2017.
2. Deminiat B., Razavipanah I., Rounaghi G. H., Arab-Zavar M. H., “A novel electrochemical imprinted sensor for acetylsalicyclic acid based on polyprole, sol-gel and SiO2@Au core-shell nanoparticles” Sensor and Actuaters B, 244, 785-795, 2017.
3. Kummerer K., “Pharmaceuticals in the environment” Springer, 527s, USA, 2004.
4. Heberer T., “Occurance fate and effects of pharmaceutical residues on the aquatic environment: A review of recent research data” Toxicology Letters, 131 (1/2), 5-17, 2002.
5. Yunlong L., Wenshan G., Huu H. N., Long D. N., Faisal T.H., Jian Z., Shang L, Xiaocheng C. W., “A review on the occurence of micropollutants in the aquatic environment and their fate and removal during wastewater treatment, Science of the Total Environment, 4734-4740, 619-641, 2014.
6. Liu W., Wang Y., Zhang L., “Hydrothermal synthesis of FeS2 as a high effiency fenton reagent to degrade alachlor via superoxide-mediated Fe (II)/ Fe(III) cycle, ACS Applied Materials&Interfaces, 7, 28534-28544, 2015.
7. Sonmez G., “İleri oksidasyon prosesleri ile bazı ilaç kalıntılarının giderimi” Aksaray Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 97s, Aksaray, 2015.
8. Anipsitakis G. P., Dionysiou D. D., “Transition metal/UV based advanced oxidation technologies for water decontamination, Applied Catalysis B: Environmental, 54(3), 155-163, 2004.

9. Li W., Nanaboina V., Zhou Q., Korshin G. V., “Effects of fenton treatment on the properties of effluent organic matter and their relationship with degradation of pharmaceuticals and personal care products” Water Research, 46, 403-412, 2012.
10. Akbal F., Balkaya N., “Toksik organik kirleticilerin gideriminde ileri oksidasyon teknolojileri, Yıldız Teknik Üniversitesi Dergisi, 4, 47-55, 2002.
11. http://www.enviolet.com/en/uv-oxidation/uvoxidation/photo-fenton-reaction.html [Erişim Tarihi:3.05.17]
12. https://www.astm.org/Standards/D1252.htm [Erişim Tarihi: 3.05.2017]
13. Trapido M., Kulik N., Goi A., Veressinina Y., Muntar R., “ Fenton treatment efficacy for the purification of different kinds of wastewater” Water Science and Technology, 60(7), 1795-1801, 2009.
14. Tekin H., Bilkay O., Ataberk S. S., Balta T. H., Ceribasi I. H., Sanin F. D., Dilek F. B., Yetis U., “Use of fenton oxidation to improve the biodegradability of a pharmaceutical wastewater” Journal of Hazardous Materials B, 136, 258-265, 2006.
15. Ustun Odabasi S., Maryam B., Buyukgungor H., “Assessment and investigation of paracetamol from wastewater by using oxidation process and TOC” 3rd International on Recycling and Reuse, 28-30 Eylül, Full paper book, 161s, İstanbul, 2016.
16. Ustun Odabasi S., Buyukgungor H., “Investigation and evaluation of degradability of ibuprofen from wastewater by using fenton process” EJENS- European Journal of Engineering And Natural Sciences, 2(1), 114-119, 2017.
17. Kang Y. W., Hwang K., “Effect of reaction conditions on the oxidation efficiency in the fenton process” Water Research, 10, 2786-2790, 2000.