Removal of antimicrobial compounds from water by gac and natural minerals

Abstract

Antimikrobiyallerin yaygın ve kısıtlanmayan kullanımı çevrede birikimleriyle sonuçlanmaktadır ve zararlı etkileri sebebiyle önemli kirleticiler olarak kabul edilmektedirler. Mikroorganizmalar arasında antimikrobiyallere karşı direnç gelişimi, çevredeki antimikrobiyal kirliliğinin en önemli yan etkisidir. Sulfamethazin (SMZ), sulfametoksazol (SMX) ve oksitetrasiklin (OTC) olarak adlandırılan sulfonamid ve tetrasiklin grubu antibiyotiklerin uzaklaştırılması amacıyla granül aktif karbon ile kesikli adsorpsiyon deneyleri uygulanmıştır. Adsorpsiyon kinetikleri ve kararlılık çalışmaları aktif karbon ile yapılmıştır. Buna ek olarak, bazı doğal minerallerin (perlit, ponza ve zeolit) adsorpsiyon performansları SMZ için değerlendirilmiştir. Temas süresi, başlangıç antibiyotik derişimi ve pH değişiminin adsorpsiyon üzerindeki etkileri incelenmiştir. SMZ için doğal minerallerin en yüksek adsorpsiyon kapasitesi 1.42 mg/g ile zeolit ile elde edilmesine rağmen, GAC ile dokuz kat daha yüksek adsorpsiyon sağlanmıştır. Deneysel kararlılık verilerine uygunluk bu dört antibiyotiğin GAC ile adsorpsiyonunu tatmin edici şekilde Temkin izoterm eşitliği ile açıklanabildiğini göstermiştir. Literatürde önerilen dört değişik matematiksel model kinetikleri tanımlamak için kullanılmış ve tüm antibiyotiklerin adsorpsiyonu sözde-ikinci-derece kinetik model ile daha uygun şekilde tanımlanmıştır. Kesikli adsorpsiyon deneyleri adsorpsiyonun çözelti pH'ına bağlı olduğunu göstermiştir.

The widespread and unrestricted use of antimicrobials resulted in accumulation of them in the environment and due to their adverse effects they can be considered as an emergent pollutant group. Development of antimicrobial resistance in microorganisms is the major adverse effect of antibiotic pollution in the environment. In order to remove sulfonamide and tetracycline group antibiotics namely, sulfamethazine (SMZ), sulfamethoxazole (SMX), and oxytetracycline (OTC) batch experiments have been performed by granular activated carbon (GAC). Adsorption kinetics and equilibrium studies were performed by GAC. Additionally, the adsorption performance of some natural minerals (perlite, pumice, and zeolite) was evaluated for SMZ. The effects of contact time, initial antimicrobial concentration, and pH on the adsorption were investigated. While the highest adsorption capacity of natural minerals for SMZ was obtained with zeolite with a value of 1.42 mg/g, about nine fold higher adsorption was obtained with GAC. Experimental equilibrium data indicates that the isotherms for these antimicrobials on GAC can be satisfactorily described by Temkin isotherm equation. Four different mathematical models proposed in the literature were used to describe kinetics and the adsorption of all antimicrobials could be described more favorably by the pseudo-second order kinetic model. Batch adsorption experiments indicate that the sorption is a pH dependent process.