Removal of parabens from aqueous solutions by using adsorption and microbial fuel cell technology

Su, insan ve çevre sağlığı için esastır. Son yıllarda yaşanan hızlı sanayileşme, iklim değişikliği, yeraltı sularının düşük seviyeleri, bilinçsiz su kullanımı ve şehirleşme bu doğal kaynağın tükenmesine neden olmaktadır. Ayrıca, çeşitli endüstrilerden üretilen ve boşaltılan atık sular büyük miktarlarda tehlikeli organik bileşikler içermektedir. Sucul ortamda parabenler dahil endokrin bozucuların varlığı, doğada kalıcı olmaları nedeniyle çevre sağlığını tehdit etmektedir. Parabenler kozmetik, kişisel bakım ürünleri, gıda ve ilaç endüstrilerinde koruyucu olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Diş macunu, şampuanlar, tıraş jelleri, topikal/parenteral ilaçlar ve makyaj gibi çeşitli ticari ürünlerde kullanılırlar. Parebenler ayrıca gıda katkı maddesi olarak kullanılmıştır. Ürünlerin içeriğinde birçok paraben türü bulunur ve diğer koruyucularla birlikte kullanılır. Metilparaben, propilparaben, butilparaben ve etil paraben kozmetikte kullanılan en yaygın paraben türleridir. Son araştırmalar, parabenlere maruz kalmanın insan sağlığı üzerinde zararlı sonuçları olabileceği konusunda uyardı. Bu nedenle kalıcı organik bileşiklerin giderilmesi için verimli ve çevre dostu atık su arıtma sistemlerinin kullanılması önem arz etmektedir. Adsorpsiyon, kirleticileri atık sudan uzaklaştırmak için kolay, ucuz ve güvenli bir yöntemdir. Ayrıca bu yöntem atık sulardaki organik ve inorganik kirliliği azaltmak için en etkili yöntemlerden biri olarak kabul edilmektedir. Bu çerçevede CuFe2O4/Grafen oksit manyetik adsorbanlar kullanılarak model kirletici metil paraben adsorpsiyonu gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon parametrelerinin etkileşimli etkilerini incelemek için tepki yüzey yöntemleri uygulandı. Adsorban yüklemesi, pH ve çalkalama hızının paraben giderme verimliliği üzerindeki etkilerini araştırmak için Box-Behnken Tasarımı kullanıldı. Adsorban yüklemesinin ve çalkalama hızının arttırılması, paraben giderme etkinliğini iyileştirmiştir. Adsorban, bazik ortamda daha etkiliydi. Optimum adsorpsiyon koşulları 0.80 g/L adsorban yükleme, pH 10 ve 359 rpm çalkalama hızı olarak belirlendi. Bu koşullar altında %38.9 paraben giderimi hesaplanmıştır. Metil paraben giderimi için CuFe2O4/Grafen oksit adsorbanının adsorpsiyon davranışı ve adsorpsiyon kapasitesi, denge koşullarında Langmuir, Temkin, Freundlich ve Dubinin-Radushkevich izotermleri çizilerek incelenmiştir. Langmuir izoterm modeli, 0.97'lik bir regresyon katsayısı ile denge verilerine en iyi uyumu sağlamıştır

Water is fundamental for human and environmental health. In last years, the rapid industrialization, climate change, low levels of groundwater, unconscious use of water and urbanization cause the depletion of this natural resource. In addition, the effluents generated and discharged from various industries contain large amounts of hazardous organic compounds. The presence of endocrine disruptors including parabens in aquatic medium threaten the environmental health due to their persistence in nature. Parabens have been widely used as preservatives in the cosmetic, personal care product, food and pharmaceutical industries. They are used in a variety of commercial products including toothpaste, shampoos, shaving gels, topical/parenteral pharmaceuticals, and makeup. Parebens have also been used as food additives. There are many types of parabens in the ingredients of the products and are used with other types of preservatives. Methylparaben, propylparaben, butylparaben and ethyl paraben are the most common types of parabens used in cosmetics. Recent research has warned that exposure to parabens can have harmful consequences on human health. Therefore, use of efficient and environmentally friendly wastewater treatment systems for the removal of persistent organic compounds is of significance. Adsorption is an easy, cheap, and safe method to remove contaminants from wastewater. In addition, this method is considered as one of the most effective methods to reduce organic and inorganic pollution in wastewater. In this frame, adsorption of the model pollutant, methyl paraben was performed by using CuFe2O4/Graphene oxide magnetic adsorbents. Response surface methods were applied to examine the interactive effects of adsorption parameters. Box-Behnken Design was used to investigate the effects of adsorbent loading, pH, and shaking rate on paraben removal efficiency. Increasing the adsorbent loading and shaking rate improved the paraben removal efficiency. The adsorbent was more effective in basic medium. The optimum adsorption conditions were determined as 0.80 g/L adsorbent loading, pH 10 and 359 rpm shaking rate. Under these conditions 38.9% paraben removal was calculated. The adsorption behavior and adsorption capacity of the CuFe2O4/Graphene oxide adsorbent for removal of methyl paraben was studied by plotting Langmuir, Temkin, Freundlich and Dubinin-Radushkevich isotherms at equilibrium conditions. Langmuir isotherm model provided the best fit to the equilibrium data with a regression coefficient of 0.97.