Parasetamol ilaç etken maddesinin, bor katkılı elmas (bdd) ve boyutsal kararlı anot (DSA) elektrotlar ile elektrooksidasyon arıtım potansiyellerinin karşılaştırılması

Abstract

Bu çalışma üç ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, Parasetamol etken maddesinin bor katkılı elmas (BDD) anot kullanılarak elektrooksidasyon yöntemiyle giderimi incelenmiş ve proses parametreleri optimize edilmiştir. Bu kapsamda, TOK (Toplam Organik Karbon), PST (Parasetamol), BQ (Benzokinon) ve HQ (Hidrokinon) giderim verimleri ile ortalama enerji tüketimi ve tüketilen enerji başına TOK giderimi (%TOK/W) hesaplanmıştır. Ayrıca, elektrolit türü, akım yoğunluğu, pH, elektrolit konsantrasyonu, elektrotlar arası mesafe ve sıcaklık gibi parametreler performans ve maliyet açısından değerlendirilerek optimum çalışma koşulları belirlenmiştir. İkinci bölümde, BDD anot ile elde edilen optimum koşullar altında, beş farklı DSA (Boyutsal Kararlı Anot) elektrot (Pt, Ti/RuO₂-SnO₂, Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂, Ti/PbO₂-IrO₂-RuO₂, Ti/IrO₂-RuO₂-TiO₂) kullanılarak 50 mg/L Parasetamol içeren sentetik atık suyun elektrooksidasyon ile arıtımı gerçekleştirilmiştir. Bu elektrotların TOK giderimi, yan ürünlerin giderim verimleri ve enerji tüketimleri, BDD anot elektrodunun performansı ile karşılaştırılmıştır. Üçüncü bölümde ise, BDD ve DSA elektrotlar arasında en yüksek performansı gösteren Ti/PbO₂-IrO₂-RuO₂ anot elektrodu, gerçek Parasetamol içeren atık suların elektrooksidasyonla arıtımında test edilmiştir. Böylece bu elektrodun gerçek sistemlerde uygulanabilirliği araştırılmıştır. BDD anot elektrodu ile yapılan optimizasyon çalışmaları sonucunda elde edilen verilerle optimum çalışma koşulları; destek elektroliti: NaNO₃, akım yoğunluğu: 350 A/m², pH: 7, iletkenlik: 3500 µS/cm, Elektrotlar arası mesafe: 2 cm ve sıcaklık: 20 °C olarak belirlenmiştir. Bu koşullar altında BDD anot elektrodu, %99 PST ve %96 TOK giderimi sağlamıştır. DSA elektrotlarla yapılan karşılaştırmalı çalışmalarda ise, en yüksek performans %92 PST ve %57 TOK giderimi ile Ti/PbO₂-IrO₂-RuO₂ elektrodu tarafından elde edilmiştir. Gerçek atık su ile yapılan uygulamalarda; BDD anot elektrodu ile %59 PST ve %58 TOK, Ti/PbO₂-IrO₂-RuO₂ elektrodu ile ise %53 PST ve %52 TOK giderimi sağlanmıştır.This study consists of three main sections. In the first section, the removal of Paracetamol as an active pharmaceutical ingredient was investigated using boron-doped diamond (BDD) anode via electrooxidation, and the process parameters were optimized. Within this scope, the removal efficiencies of TOC (Total Organic Carbon), PCT (Paracetamol), BQ (Benzoquinone), and HQ (Hydroquinone) were determined, along with average energy consumption and TOC removal per unit of energy consumed (%TOC/W). Parameters such as electrolyte type, current density, pH, electrolyte concentration, interelectrode distance, and temperature were evaluated in terms of performance and cost to determine the optimum operating conditions. In the second section, under the optimum conditions obtained using the BDD anode, the electrooxidation of synthetic wastewater containing 50 mg/L of Paracetamol was carried out using five different dimensionally stable anodes (DSA): Pt, Ti/RuO₂-SnO₂, Ti/IrO₂-RuO₂-SnO₂, Ti/PbO₂-IrO₂-RuO₂, and Ti/IrO₂-RuO₂-TiO₂. The performance of these electrodes was compared to that of the BDD anode in terms of TOC removal, by-product removal efficiencies, and energy consumption. In the third section, the DSA electrode that exhibited the best performance—Ti/PbO₂-IrO₂-RuO₂—was tested for the electrooxidation treatment of real Paracetamol-containing wastewater, aiming to evaluate its applicability in actual treatment systems. As a result of the optimization studies carried out with the BDD anode electrode, the support electrolyte: NaNO3, current density: 350A/m2, pH: 7, conductivity: 3500 µS/cm, distance between electrodes: 2 cm and 20 °C temperature, were determined as optimum conditions. Under these conditions, the BDD anode achieved 99% Paracetamol removal and 96% TOC removal. Among the DSA electrodes, the Ti/PbO₂-IrO₂-RuO₂ anode exhibited the highest performance, with 92% Paracetamol removal and 57% TOC removal. In the experiments conducted with real wastewater, the BDD anode achieved 59% Paracetamol and 58% TOC removal, while the Ti/PbO₂-IrO₂-RuO₂ electrode achieved 53% Paracetamol and 52% TOC removal.