Bakteri inaktivasyonunda güneş enerjisi aktivasyonu ile elde edilen sülfat radikallerinin verimliliği

Abstract

Bu çalışmada, solar ışık ve solar ışık ile aktifleştirilmiş persülfatlarla üretilen sülfat (ve hidroksil) radikallerinin E. coli ve P. aeruginosa bakterilerinin inaktivasyonu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sülfat radikali üretmek amacıyla persülfat kaynağı olarak üç farklı konsantrasyondaki (0,05-0,1-0,2 mM) K2S2O8, Na2S2O8 ve Oxone kullanılmıştır. Giderim proseslerinin inaktivasyon katsayıları (k1 ve k2), GInaFiT (Geeraerd ve Van Impe Inactivation Fitting Tool) modelleme aracı kullanılarak elde edilmiştir. Uygulanan inaktivasyon işlemlerinin ardından her iki bakteride de yeniden çoğalma potansiyelleri belirlenmiş ve proseslerin maliyet hesabı yapılmıştır. Solar ışık kullanılarak gerçekleştirilen inaktivasyon prosesine persülfatların eklenmesi ile birlikte E. coli ve P. aeruginosa gideriminde artış olmuştur. Solar+K2S2O8, Solar+Na2S2O8 ve Solar+Oxone proseslerinde oksidan konsantrasyonunun artması bakteri giderimini arttırmış ve her konsantrasyonda en yüksek inaktivasyon Oxone ile elde edilmiştir. Genel olarak tüm inaktivasyon proseslerinde P. aeruginosa, E. coli’ den daha dirençli olduğundan daha uzun inaktivasyon süreleri gerektirmiştir. GInaFiT modelleme aracı kullanılarak farklı inaktivasyon modelleri test edilmiş ve her iki bakterinin de Bifazik modele uyum sağladığı görülmüştür. Bifazik modele göre elde edilen inaktivasyon katsayılarında k1 değerleri k2 değerlerinden yüksek bulunmuş ve konsantrasyonun artması ile birlikte katsayılarda artış görülmüştür. Yeniden çoğalma deneylerinde solar ışık ile gerçekleştirilen inaktivasyonun aksine persülfat tuzlarının eklenmesiyle daha büyük bir hücre hasarının oluştuğu görülmüştür. Oxone ile yapılan prosesler daha fazla kimyasal maliyete neden olmakla ile birlikte inaktivasyon süresini daha da kısaltmıştır ve bu sebeple daha az enerji maliyetine neden olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, solar ışık aktivasyonu ile üretilen sülfat radikallerinin bakteri inaktivasyonunda etkili olduğu tespit edilmiştir.

In this study, the effect of sulfate (and hydroxyl) radicals produced by solar light and solar light on the inactivation of E. coli and P. aeruginosa bacteria was investigated. In order to generate sulfate radicals, K2S2O8, Na2S2O8 and Oxone at three different concentrations (0,05-0,1-0,2 mM) were used as persulfate source. The inactivation coefficients (k1 and k2) of the removal processes were obtained using the GInaFiT (Geeraerd and Van Impe Inactivation Fitting Tool) modeling tool. After the inactivation processes, it was determined whether there was a re-growth in both bacteria and the cost of the processes was calculated. With the addition of persulfates to the inactivation process using solar light, there was an increase in the removal of E. coli and P. aeruginosa. The increase in oxidant concentration in Solar+K2S2O8, Solar+Na2S2O8 and Solar+Oxone processes increased bacteria removal and the highest inactivation was obtained with Oxone at each concentration. In general, in all inactivation processes, P. aeruginosa was more resistant than E. coli and required longer inactivation times. Different inactivation models were tested using the GInaFiT modeling tool and it was seen that the Biphasic model was suitable for both bacteria. In the inactivation coefficients obtained according to the biphasic model, the k1 values were found to be higher than the k2 values, and the coefficients increased with the increase in concentration. In regrowth experiments, greater cell damage was observed with the addition of persulfate salts, in contrast to inactivation by solar light. The Solar+Oxone processes cause more chemical costs, but also shorten the inactivation time, and therefore it has been determined that it causes less energy cost. As a result, it has been determined that sulfate radicals produced by solar light activation are effective in bacterial inactivation.