Gün ışığı altında fotokatalitik yöntemle atık sudan siprofloksasin (CIP) giderilmesi

Abstract

Su kirliliği küresel bir sorun olup günümüzde kritik bir noktaya ulaşmıştır. Su kirliliğinin nedenlerinden biri olan farmasötik kirleticilerin sağlık ve çevresel etkileri dikkate alınması gereken su kirleticileridir. Siprofloksasin (CIP), yaygın kullanımı nedeniyle su kaynaklarında en sık tespit edilen antibiyotiklerden biridir. CIP'in çevrede uzun süre kalıcı olması ve ekosistemdeki mikrobiyal topluluklar üzerindeki olumsuz etkileri dikkate alındığında atık sulardan giderilmesi gerekmektedir. Hidroksiapatit (HAp), (Ca10(PO4)6(OH)2), yüksek adsorpsiyon kapasitesi, asit-baz ayarlanabilirliği, iyon ayarlanabilmesi, iyon değiştirme kapasitesi ve termal kararlılık gibi önemli özellikleri nedeniyle su kirliliği giderimi ile ilgili çalışmalarda sıklıkla kullanılan bir biyomateryaldir. Grafen Oksit (GO), çevresel iyileştirme uygulamaları için tercih edilen bir malzemedir. GO, sudaki kirleticiler için adsorbe edici alanlar sağlayan hidroksil, karboksil ve epoksi grupları gibi çeşitli fonksiyonel gruplardan oluşmaktadır. GO, düşük maliyeti, kolay işlenebilmesi, çevre dostu olması ve biyouyumluluğu açısından karbon bazlı adsorban malzemeler arasında öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, atık sulardan CIP'in giderilmesi için farklı konsantrasyonlarda GO içeren HAp-GO fotokatalizörleri hazırlanmıştır. Hazırlanılan HAp-GO fotokatalizörleri FTIR kullanılarak karakterize edilmiştir. En uygun koşulların belirlenmesi için başlangıç ilaç konsantrasyonu, HAp-GO fotokatalizöründeki GO miktarı, ortam pH'ı ve çalkalama hızı parametre olarak belirlenmiştir. Deney tasarımı yöntemlerinden biri olan "Box-Behnken" kullanılarak Minitab programı ile deneyler tasarlanıp gerçekleştirilmiştir. Her bir deneyde, 50 mg HAp-GO kullanılarak 50 mL ilaç çözeltisi ile çalışmalar yürütülmüştür. Elde edilen deneysel sonuçlar Minitab programı kullanılarak değerlendirilmiştir. Numuneler arasında 150 mg GO içeren HAp-GO fotokatalizörü en iyi fotokatalitik performansa sahip çıkmıştır. Ortam pH'ı 7, başlangıç CIP konsantrasyonu 10 ppm, 150 mg GO ile hazırlanan HAp-GO fotokatalizörü ve çalkalayıcı hızı 125 rpm koşullarında siprofloksasin giderim verimliliği %94,7 olarak hesaplanmıştır. En yüksek verim alınan fotokatalizörün (HAp-150 GO) FTIR, SEM, XRD, Zeta potansiyel analizleri ile karakterizasyonu yapılmıştır. Çalışma sonucunda GO ilavesinin HAp'ın fotodegradasyon kapasitesini arttırdığı, HAp-GO'nun CIP degradasyonu için fotokatalizör olma potansiyeline sahip olduğu gözlenmiştir. Fotokatalizör miktarının verime etkisi, optimum koşullarda 25, 50, 75 ve 100 mg HAp-GO fotokatalizörü ilave edilerek araştırılmıştır. 75 ve 100 mg HAp-150 GO fotokatalizörü ilave edilen deneylerde %100 verim elde edilmiştir.