Characterization of Particles Synthetic From Abelmoschus Esculentus L. Plant Extract and Usage in Drug Removal

Abstract

Hızlı nüfus artışı ve sanayileşme sonucu yaşanan iklim değişikliği su kaynaklarının kullanımında bazı sınırlamalar getirmektedir. Özellikle endüstriyel atık suların yeterince arıtılmadan alıcı ortama deşarj edilmesi sonucunda sınırlı olan temiz su kaynakları kirlenmekte, azalmakta ve kullanılamaz hale gelmektedir. Son yıllarda yaşanan covid-19 pandemisi nedeni ile çok fazla ilaç kullanılmış ve bu ilaçların bir kısmı çevresel sulara atık olarak karışmıştır. Çevreye verilen bu ilaçlar ise, kimyasal yapılarına bağlı olarak, ekolojik dengenin bozulmasına ve bulundukları ortamdaki doğal olayların doğrudan ya da dolaylı olarak engellenmesine yol açabilmektedirler. Bu bileşiklerin zararlı etkilerinden korunmak için ilaç atıklarını içeren atık suların arıtımı oldukça büyük önem arz etmektedir. Tüm ekosistemi tehdit eden bu kirleticiler göz önüne alınarak, bu tez çalışmasında Abelmoschus esculentus L. (Ae, bamya, okra) bitki atıklarından elde edilen Ae ekstratı kullanarak emülsiyon ortamında redoks polimerizasyon tekniği ile ilk kez Ae/metal partikülleri sentezlendi ve parasetamol ilacının çevresel sulardan giderimi üzerindeki etkinliğini incelemek için laboratuvar şartlarında sorpsiyon deneyleri gerçekleştirildi. Kadmiyum ve bakır iyonları polimer sentezinde partikülün metal kısmını oluşturmak için seçildi. Daha sonra Fourier Transform Infrared Spektrofotometre (FT-IR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Termogravimetrik Analiz cihazı (TGA), Brunauer–Emmett–Teller Yüzey Alanı Ölçüm Cihazı (BET) ve Parçacık Boyutu ve Zeta Potansiyeli Ölçüm Cihazı (Zeta Sizer) kullanılarak yapısal karakterizasyonları yapıldı. Farklı parasetamol konsantrasyonlarında (mg/L), farklı pH değerlerinde, farklı sıcaklık ortamlarında (°C), farklı partikül miktarlarında (mg) ve farklı partikül türlerinde sorpsiyon deneyleri gerçekleştirildi ve partiküllerin parasetamol sorpsiyon performansları incelendi. Aynı zamanda sorpsiyon izotermleri ve termodinamik parametreler açısından parasetamol sorpsiyonu modellendi. Yapısal karakterizasyon analizleri ile Ae/metal içerikli polimerik partiküllerin başarılı bir şekilde sentezlendiği gözlendi. Sulu ortamdan parasetamol ilaç giderimde etkili ve başarılı sonuçlar vermesi nedeniyle sentezlenen partiküllerin sorpsiyon deneylerinde mevcut malzemelerle kıyaslanabileceği öngörülmektedir.

Climate change as a result of rapid population growth and industrialization imposes some limitations on the use of water resources. In particular, as a result of the discharge of industrial wastewater into the receiving environment without being sufficiently treated, the limited clean water resources are polluted, reduced, and become unusable. Due to the COVID-19 pandemic in recent years, too many drugs have been used and some of these drugs have been mixed into environmental waters as waste. These drugs, which are given to the environment, depending on their chemical structures, may lead to the deterioration of the ecological balance and the direct or indirect prevention of natural events in the environment they are in. To protect against the harmful effects of these compounds, the treatment of wastewater containing pharmaceutical wastes is of great importance. Considering these pollutants that threaten the entire ecosystem, in this thesis, Ae/metal particles were synthesized for the first time by redox polymerization technique in emulsion media, using Ae extract obtained from plant wastes of Abelmoschus esculentus (Ae, okra, okra). At the same time, sorption experiments were carried out under laboratory conditions to examine the effectiveness of these particles on the removal of paracetamol from environmental waters. Cadmium and copper ions were chosen to form the metal part of the particle in polymer synthesis. Later, Structural characterizations were performed using Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FT-IR), Scanning Electron Microscope (SEM), Thermogravimetric Analyzer (TGA), Brunauer–Emmett–Teller Surface Area Meter (BET), and Particle Size and Zeta Potential Meter (Zeta Sizer). Sorption experiments were carried out at different paracetamol concentrations (mg/L), different pH values, different temperature environments (°C), different particle amounts (mg), and different particle types, and the paracetamol sorption performances of the particles were examined. At the same time, paracetamol sorption was modeled in terms of sorption isotherms and thermodynamic parameters. It was observed that Ae/metal-containing polymeric particles were successfully synthesized by structural characterization analyses. The synthesized particles are predicted to be compared with existing materials in sorption experiments since they give effective and successful results in paracetamol drug removal from aqueous media.