İçme sularında klorlu pestisitlerin karbon nanotüplerle adsorpsiyonu

Abstract

Pestisitlerin yoğun bir şekilde tarımsal faaliyetlerde kullanılması, söz konusu bu bileşiklerin yüzeysel akışla su kaynaklarına karışmasına neden olmaktadır. Özellikle 1970 yıllardan sonra kanserojen risk taşıyan klorlu pestisitlerin kullanımına bazı sınırlamalar getirilmiş ve yönetmelik limitleri oluşturulmuştur. Söz konusu klorlu pestisitlerin su kaynaklarına karışması, su ve toprak ortamında taşınımı ve besin zinciri yoluyla insan bünyesindeki birikimi önemli sağlık endişelerini gündeme getirmektedir. Klorlu pestisitlerle ilgili sağlık endişeleri, bu tür kirleticilerin su ortamından uzaklaştırılmalarını zorunlu kılmaktadır. Bu tezde klorlu pestisit bileşiklerinden aldrin ve atrazin bileşikleri karbon nanotüp (CNT) adsorpsiyon yöntemiyle içme sularından giderilmesi üzerine çalışılmıştır. Çalışma kapsamında klorlu pestisitin adsorpsiyonunu etkileyen parametreler pH, Çözünmüş Organik Karbon (ÇOK) konsantrasyonu, temas süresi, CNT dozu, CNT türü ve başlangıç pestisit konsantrasyonu olarak belirlenmiştir. Çok katmanlı CNT (MWCNT) ve tek katmanlı CNT (SWCNT) ile yapılan adsorpsiyon çalışmalarında, maksimum atrazin adsorpsiyonun elde edildiği pH değeri SWCNT ve MWCNT- COOH > 50 nm için pH 9 olarak tespit edilmiştir. 10, 25, 50 ve 100 mg/L CNT dozlarında, pH 7’de, 100 ?g/L pestisit konsantrasyonunda ve 24 saat çalkalama süresinde yapılan deneylerde en düşük adsorpsiyon kapasiteleri 100 mg/L CNT dozunda elde edilmiş ve CNT dozunun artmasıyla adsorpsiyon kapasitelerinin azaldığı gözlemlenmiştir. Diğer yandan, CNT türleri ile yapılan deneylerde başlangıç pestisit konsantrasyonu artmasıyla doğru orantılı olarak adsorpsiyon veriminde artış görülmüştür. Aldrin için en yüksek adsorpsiyon kapasitesi MWCNT 10-15 nm ile yapılan 250 ?g/L pestisit konsantrasyonuna sahip deneyde 9,91 ?g/mg, atrazin için ise SWCNT ile yapılan 250 ?g/L pestisit konsantrasyonuna sahip deneyde 9,78 ?g/mg olarak belirlenmiştir. En düşük adsorpsiyon kapasiteleri de atrazin ve aldrin için sırasıyla 0,06 ve 0,22 ?g/mg’dir. Bu çalışma sonucunda, CNT taneciklerinin içme suyu arıtımında mikrokirletici gideriminde güvenli bir şekilde kullanılabileceği görülmüştür.

Intensive use of pesticides in agricultural activity causes mixing of these compounds into water sources with surface flow. Especially after the 1970s, a number of limitations imposed on the use of chlorinated pesticides that has a carcinogenic risk potential and regulatory limit have been established. Mixing chlorinated pesticides with water sources, transporting them in water and soil, and accumulating in the human body through food chain, brings important health concerns. Health concerns associated with chlorinated pesticides requires the removal of such contaminants from aquatic environment. In this thesis, the parameters affecting the adsorption of chlorinated pesticide were set as pH, dissolved organic carbon concentration (DOC), contact time, CNT dose, CNT type and initial pesticide concentration. In adsorption studies with multi-walled CNT (MWCNT) and single walled CNT (SWCNT), the pH at which maximal atrazine adsorption was determined as pH 9 for SWCNT and MWCNT-COOH > 50 nm. The lowest adsorption capacities were obtained at 100 mg/L CNT doses at doses of 10, 25, 50 and 100 mg/L CNT, at pH 7, at 100 ?g/L pesticide concentration and for 24 hours of contact time and the adsorption capacities decreased with increasing CNT dose. On the other hand, experiments with CNT species showed an increase in the adsorption efficiency in direct proportion to the increase of the initial pesticide concentration. The highest adsorption capacity for aldrin was determined to be 9.91 ?g/mg in the experiment with 250 ?g/L pesticide concentration with MWCNT 10-15 nm and 9.78 ?g/mg in the experiment with 250 ?g/L pesticide concentration with SWCNT for atrazine. The lowest adsorption capacities are 0.06 and 0.22 ?g/mg for atrazine and aldrin, respectively. As a result of this study, CNT particles could be used safely in the treatment of micropollutants in drinking water treatment.