Farmasötik İlaçların Sulu Çözeltilerinin Biyo-İlham Alınan Katalizörler Kullanılarak Arıtılması
Proje no. 1197 · Durum: Kapanmış · 2018
Özet
Polen ve domates kabuğu biyo-şablonlarından, biyomimetik bakır oksit, ferrik oksit ve kobalt oksit katalizörleri literatürden derlenen modifiye biyo-ilham katalizör hazırlama yöntemlerine göre hazırlanmıştır. Polen ve domates kabuğundan ilham alınan katalizörlerin yüzey morfolojileri, Taramalı Elektron Mikroskopisi ile tanımlanmıştır. Mikrograflar polen taneleri ve domates kabuğu biyo-şablonlarının bakır oksit, demir oksit ve kobalt oksit metal yapılar tarafından başarıyla taklit edildiğini göstermiştir. Biyo-iham alınan katalizörlerin fazları, yüzey alanları ve manyetik özellikleri X-Işını Difraktometresi (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) yüzey alanı ve Titreşimli Örnek Manyetometresi (VSM) analizleri ile karakterize edilmiştir. İleri oksidasyon proseslerinde biyo ilham alınan katalizörler varlığında arıtımı gerçekleştirilmek üzere hedef farmasötik madde olarak tüm dünyada en yaygın kullanıma sahip analjezik ilaçlardan biri olan asetaminofen seçilmiştir. Biyo-ilham alınan katalizörlerin fotokatalitik performansları çeşitli katalizör yüklemeleri ve UV ışık şiddetleri uygulanarak test edilmiş ve karşılaştırılmıştır. Katalizör seçimi deneylerinde polen ve domates kabuğundan hazırlanan bakır oksit, demir oksit ve kobalt oksit katalizörler arasında domates kabuğundan ilham alınarak hazırlanan şablon üzerindeki bakır oksit (TCu) katalizörün en uygun olduğu sonucuna varılmış ve seçilen katalizör varlığında bir parametrik çalışma yapılmıştır. Foto Fenton benzeri oksidasyonu ile asetaminofen giderimi üzerine gerçekleştirilen parametrik çalışma Box-Behnken deney tasarımı yöntemine göre düzenlenmiştir. Başlangıç pH’sı, katalizör yüklemesi, ve başlangıç H2O2 derişiminin Asetaminofen giderimi üzerine etkileri, TCu katalizörü varlığında araştırılmış ve optimum koşullar belirlenmiştir. Arıtım prosesinin uygunluğunu değerlendirmek üzere Toplam Organik Karbon giderimi ölçümleri ve toksisite testleri yapılmıştır. Polen ve domates kabuğundan ilham alan katalizörlerin katalitik ıslak hava oksidasyonundaki performansları, iki farklı sıcaklıkta test edilerek katalizör seçimi deneyleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre TCu katalizörü, foto Fenton benzeri oksidasyon prosesinde de olduğu gibi en yüksek asetaminofen giderim performansını göstermiştir. TCu katalizörün yüksek sıcaklık ve basınç altında kullanıldıktan reaksiyon sıvısından geri kazanımındaki zorluk nedeniyle biyo-ilham alınan katalizörler grafen destek malzemesi üzerinde hazırlanmıştır. TCu-XGO (TCu: Domates kabuğundan ilham alınan bakır oksit; GO: Grafen oksit; X, grafen oksit ağırlık yüzdesi: 10, 50 ve 90) katalizörler hazırlanmış ve katalitik ıslak hava oksidasyon işleminde performansları test edilmiştir. En etkili grafen oksit destekli biyomimetik katalizör, katalitik performanslara ve katalizör maliyet değerlendirmesine göre TCu-50GO olarak belirlenmiştir. Box-Behnken deney tasarımı yöntemine göre asetaminofenin katalitik ıslak hava oksidasyonu üzerine bir parametrik çalışma gerçekleştirilmiştir. Katalizör yüklemesinin, reaksiyon sıcaklığının ve reaksiyon basıncının asetaminofen degradasyonu üzerindeki etkileri, TCu-50GO katalizörü varlığında araştırılmıştır. Optimum reaksiyon koşulları altında toksisite testleri ve mineralizasyon analizi yapılmıştır. TCu-50GO katalizörü varlığında asetaminofenin katalitik ıslak hava oksidasyonunu ifade eden reaksiyon hızı modellerini türetmek için bir kinetik çalışma yapılmıştır. Kinetik çalışma kapsamında hem homojen hem de heterojen modellerin uygunluğu araştırılmıştır. Homojen modellerin değerlendirilmesi için birinci ve ikinci mertebeden reaksiyon kinetiğinin deneysel verilere uygunluğu test edilmiştir. Heterojen reaksiyon kinetiği modellerinin türetilmesi için oksijenin gaz ve sıvı fazdaki ve katalizör yüzeyindeki derişim değerlerinin yanısra asetaminofenin sıvıdaki ve katalizör yüzeyindeki derişimleri belirlenmiş ve Eley-Rideal ve Langmuir-Hinshelwood modellerinin uygunluğu araştırılmıştır.