Amberlyst 15, Amberlyst A21 ve modifiye aktif karbon kullanılarak Amoxicillin adsorpsiyonu ve geri kazanımı

Abstract

Bu tez çalışmasında, sağlık sektöründe yaygın olarak kullanılan Amoksisilin’in sulu çözeltilerden adsorpsiyon yöntemiyle giderimi araştırılmıştır. Adsorbent olarak polimerik iyon değiştirici reçineler Amberlyst A21 ve Amberlyst 15 ile aktif karbon ve dodesiltrimetilamonyum bromür ile modifiye edilmiş aktif karbon (DTMAB-MAK) kullanılmıştır. Adsorpsiyon süreci; çözelti pH’ı, temas süresi, adsorbent miktarı, başlangıç Amoksisilin derişimi ve sıcaklık gibi farklı deneysel parametreler açısından değerlendirilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda her iki polimerik reçine için en uygun çözelti pH’ı 4 olarak belirlenmiştir. Amberlyst A21 için 60 dakikalık temas süresi sonunda %88,70, Amberlyst 15 için ise 75 dakikalık temas süresi sonunda %82,53 giderim elde edilmiştir. Adsorbent miktarının artırılmasıyla giderim yüzdesinin arttığı, başlangıç Amoksisilin derişiminin yükselmesiyle ise genel olarak giderim yüzdesinin azaldığı, buna karşılık birim adsorbent başına adsorplanan Amoksisilin miktarının arttığı belirlenmiştir. Adsorpsiyon denge verileri Langmuir, Freundlich, Temkin, Dubinin–Radushkevich ve Redlich–Peterson izoterm modelleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Amberlyst A21 ve Amberlyst 15 için en yüksek korelasyon katsayıları Redlich–Peterson modelinde elde edilmiş olmakla birlikte, Langmuir modeli de deneysel verilere yüksek uyum göstermiştir. Langmuir modeline göre maksimum adsorpsiyon kapasiteleri Amberlyst A21 ve Amberlyst 15 için sırasıyla yaklaşık 89,29 mg/g ve 44,25 mg/g olarak belirlenmiştir. Kinetik değerlendirmeler sonucunda Amberlyst A21 üzerindeki Amoksisilin adsorpsiyonunun yalancı ikinci derece kinetik modele, Amberlyst 15 üzerindeki adsorpsiyonun ise yalancı birinci derece kinetik modele daha iyi uyum gösterdiği belirlenmiştir. Amberlyst A21 için gerçekleştirilen termodinamik incelemelerde adsorpsiyon sürecinin kendiliğinden gerçekleştiği ve endotermik karakter taşıdığı belirlenmiştir. FTIR analizleri, amoksisilinin Amberlyst A21 ve Amberlyst 15 yüzeylerine adsorplandığını ve farklı moleküller arası etkileşimlerin adsorpsiyona katkı sağladığını göstermiştir.

This thesis investigates the removal of Amoxicillin, a commonly used substance in the healthcare sector, from aqueous solutions using the adsorption method. Polymeric ion-exchange resins Amberlyst A21 and Amberlyst 15, along with activated carbon and dodecyltrimethylammonium bromide-modified activated carbon (DTMAB-MAK), were used as adsorbents. The adsorption process was evaluated in terms of various experimental parameters such as solution pH, contact time, adsorbent amount, initial Amoxicillin concentration, and temperature. Experimental studies determined that the optimal solution pH for both polymeric resins was 4. For Amberlyst A21, 88.70% removal was achieved after 60 minutes of contact time, and for Amberlyst 15, 82.53% removal was achieved after 75 minutes of contact time. It was determined that increasing the adsorbent amount increased the removal percentage, while increasing the initial Amoxicillin concentration generally decreased the removal percentage, but increased the amount of Amoxicillin adsorbed per unit of adsorbent. Adsorption equilibrium data were evaluated using Langmuir, Freundlich, Temkin, Dubinin Radushkevich, and Redlich–Peterson isotherm models. While the highest correlation coefficients for Amberlyst A21 and Amberlyst 15 were obtained with the Redlich–Peterson model, the Langmuir model also showed a high fit to the experimental data. According to the Langmuir model, the maximum adsorption capacities for Amberlyst A21 and Amberlyst 15 were determined to be approximately 89.29 mg/g and 44.25 mg/g, respectively. Kinetic evaluations revealed that amoxicillin adsorption on Amberlyst A21 fit the pseudo-second-order kinetic model better, while adsorption on Amberlyst 15 fit the pseudo-first-order kinetic model better. Thermodynamic studies performed on Amberlyst A21 indicated that the adsorption process occurred spontaneously and exhibited an endothermic character. FTIR analyses showed that amoxicillin was adsorbed onto the surfaces of Amberlyst A21 and Amberlyst 15, and that different intermolecular interactions contributed to the adsorption.