Sorption of tetracycline antibiotics on natural and modified zeolite

Abstract

Son yıllarda çevrenin birçok kompartımanda bulunan antibiyotikler dirençolusturma potensiyelleri ve bakteriyel toksisiteleri nedeniyle kirletici olaraksınıflandırılırlar. Hayvan ve su ürünleri yetistiriciligi çevredeki antibiyotik kirlililigineneden olan iki potansiyel kaynaktır.Bu çalısmada hayvancılıkta yaygın bir sekilde kullanılan oksitetrasiklin (OTC)antibiyotiginin sodyum ve hekzadesiltrimetilammonyum (HDTMA) ile modifiye edilmiszeolitte adsorpsiyonu incelenmistir. Adsorpsiyon çalısmaları farklı OTC konsantrasyonları,çözelti pH'ı ve adsorbent dozu ile yapılmıstır.Adsorpsiyon isoterm verileri Freundlich modeline uygulanmıstır. Na-zeolitin veHDTMA-zeolitin adsorbsiyon kapasiteleri sırasıyla pH 6.5'da 2.5 x 10-1 (mg1-nLn/g) ve pH8'de 3x10-1(mg1-nLn/g) olarak bulunmustur. HDTMA-zeolit pH'a kuvvetli bir baglılıkgöstermistir ve pH 8'de % 90'lik maksimum antibiyotik giderimi 30 mg/L OTC ile eldeedilmistir. Na-zeolitin adsorpsiyon kapasitesi pH 2 ve 10 arasında çok fazla degismemistirve pH 6.5'da % 88'lik maksimum OTC adsorbsiyonu elde edilmistir. Yalancı-birinci ve -ikinci derece kinetik modeller ve partiküllerarası difüzyon denklemleri adsorpsiyonmodelini tanımlamak için seçilmistir.Çesitli iyonların OTC adsorpsiyonuna etkisi de arastırılmıstır. Kalsiyum,magnezyum, fosfat, klorür, ve sülfat iyonları OTC'nin Na ve HDTMA-zeolitteadsorpsiyonunu azalttırmıstır, bikarbonat iyonları ise OTC'nin HDTMA-zeolitteadsorpsiyonunu arttırmıstır. Amonyum iyonları ve OTC birlikte Na zeolit tarafından sudangiderilmistir.Elde edilen sonuçlar, iki tip zeolitin OTC antibiyotigi için potansiyel adsorbentoldugunu göstermektedir.

Antibiotics found in different compartments of environment are classified asemerging pollutants due to their potential for forming resistance and their bacterialtoxicity. Animal farming and aquaculture facilities are two potential sources for antibioticpollution in the environment.In this study, the adsorption of widely used antibiotic, oxytetracycline (OTC) ontosodium (Na) and hexadecyltrimethylammonium (HDTMA) modified zeolite wasinvestigated. Adsorption studies were carried out at different OTC concentrations, initialsolution pH, and adsorbent doses.The adsorption isotherm data were fitted to the Freundlich model. The adsorptioncapacities of Na and HDTMA-modified zeolite were found as 2.5 x 10-1 mg1-nLn/g at pH6.5 and 3x10-1mg1-nLn/g at pH 8, respectively. HDTMA-modified zeolite exhibitedstronger pH dependence and 90 per cent antibiotic removal was achieved at pH 8 with 30mg/L OTC. The adsorption capacity of Na-zeolite did not change significantly in the pHrange of 2-10 and it exhibited a maximum OTC adsorption of 88 per cent at pH 6.5. Thesimplified kinetic models including pseudo-first order, pseudo-second, and intraparticlediffusion equations were selected to determine adsorption model.The effect of various ions on the adsorption of OTC onto zeolite was alsoinvestigated. While the presence of calcium, magnesium, phosphate, chloride, and sulfateions decreased the sorption of OTC onto Na and HDTMA-modified zeolite, bicarbonateion promoted the adsorption of OTC on HDTMA-modified zeolite. NH4+ and OTCsimultaneously removed from water by Na-zeolite.The obtained results show that both types of zeolites can be considered as apotential adsorbent for tetracycline antibiotics.