Sentetik sularda pestisit gideriminde optimum elektrokimyasal yöntemin araştırılması

Abstract

Bu tezde, yüzeysel sulardan pestisit bileşiklerin gideriminde elektrokimyasal arıtmanın etkinliğinin araştırılması amaçlanmıştır. Pestisit, zirai mücadele uygulamalarında kullanılan her türlü kimyasal maddelerdir. Zararlı organizmaları engellemek, kontrol altına almak, zararlarını azaltmak amacıyla kullanılmaktadır. Dirençli yapıları nedeniyle yüzeysel su kaynakları, toprak ve kanalizasyon sistemleri gibi farklı çevresel ortamlarda birikme eğilimi gösterirler. Pestisitler, farklı su ortamlarında mikro veya nano-g/L konsantrasyon aralığında bulunurlar. Bu çalışmada, sentetik olarak belirli konsantrasyonlarda hazırlanan su numunelerinden beş farklı pestisit bileşiğinin gideriminde; başlangıç pH'ı, akım yoğunluğu, elektroliz süresi, elektrot materyalinin çeşidi gibi farklı deneysel koşulların etkisi test edilmiştir. Deneylerde anot ve katot malzemesi olarak demir (Fe) ve alüminyum (Al) gibi suda çözünür elektrotlar kullanılmıştır. Prosesin verimliliği, kromatografik analiz (LCMS/MS) yardımıyla deney öncesi ve sonrası pestisit konsantrasyonları ölçülerek belirlenmiştir. Çalışma sonucunda pH değişiminden en çok etkilenen bileşiğin Thiacloprid olduğu ve pH değişiminin giderim verimliliği üzerinde en etkili parametre olduğu sonucuna ulaşılmıştr. Demir elektrottan üretilen hidroksit floklarının, alüminyum elektrota göre daha düşük akım yoğunluklarında benzer giderme verimlerine ulaştığı görülmüştür. Çalışmadaki bütün pestisitlerin giderimi dikkate alındığında Al'nin (optimum koşulları altında) daha yüksek giderme verimlerine ulaştığı tespit edilmiştir. Optimum koşullar, Fe elektrot çifti için pH 7, akım yoğunluğu 10 A/m2 ve 20 dk. elektroliz süresi olarak ortaya çıkarken, Al elektrot çiftinin kullanımında ise pH 7, akım yoğunluğu 40 A/m2 ve 20 dk elektroliz süresi olarak bulunmuştur. Deltamethrin, Lambda-Cyhalothrin, Spinosad A, Thiacloprid ve Methiocarb maddelerinin Fe elektrot çifti ile optimum şartlardaki giderim verimlilikleri sırasıyla %98.77, %91.94, %85.15, %57.55 ve %96.10 olarak; Al elektrot çifti için sırasıyla %99.21, %96.92, %92.52, %98.41 ve %99.40 olarak elde edilmiştir.

This study aimed to investigate electrochemical treatment's effectiveness in removing pesticide compounds from surface waters. Pesticides are chemicals used in agricultural control applications. It is used to prevent, reduce harmful organisms. Due to their resistant nature, they accumulate in different environments like surface water sources and sewage systems. Pesticides are found in aquatic environments in micro or nano-g/L concentration range. In this study, the removal of five different pesticide compounds from water samples prepared synthetically at certain concentrations; the effect of different experimental conditions such as pH, current density, electrolysis time, type of electrode was tested. Water-soluble electrodes like iron (Fe) and aluminum (Al) were used as anode and cathode materials in experiments. The efficiency of process was determined by measuring the pesticide concentrations before and after the experiment with chromatographic analysis (LC-MS/MS). It has been observed that hydroxide flocs generated from the iron electrode achieve similar removal efficiencies at lower current densities than that of the aluminum electrode. Considering the removal of pesticides in study, it was determined that Al reached higher removal efficiencies. Optimum conditions are pH 7 for Fe pair, a current density 10 A/m2, and 20 min while pH 7, 40 A/m2 of the current density, and 20 min of electrolysis time were found for Al pair. The removal efficiencies of Deltamethrin, Lambda-Cyhalothrin, Spinosad A, Thiacloprid and Methiocarb with Fe pair under optimum conditions were 98.77%, 91.94%, 85.15%, 57.55%, and 96.10%, respectively while the Al pair exhibited 99.21%, 96.92%, 92.52%, 98.41%, and 99.40% of removal efficiencies.