Oksitetrasiklinin ileri oksidasyon ile arıtımına su bileşenlerinin etkisi

Yıl 2008, Cilt: 18 Sayı: 2-3, 51 - 60, 31.12.2008

Kezban Seven Yalap Işıl Akmehmet Balcıoğlu

Öz

Antibiyotikler insan ve hayvan hastalıklarının tedavisinde ve hayvanlarda büyümeyi destekleyici olarak yaygın bir şekilde kullanılırlar. Organizmaya uygulanan antibiyotiklerin %90’a varan oranları metabolize olmadan vücuttan atılırlar. Bu nedenle, çevredeki antibiyotik kirliliğinin ana kaynağını teşkil eden insan ve hayvan dışkısı yüksek miktarda antibiyotik içerebilir. Yapılan çeşitli çalışmalarla antibiyotiklerin çevrenin çeşitli kompartımanlarının yanısıra hayvan dışkısı ve evsel atıksu arıtma çamurunda bulunduğu tespit edilmiştir. Antibiyotikler, fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlı olarak toprağa, sedimentlere, ve yeraltı sularına ulaşabilmektedirler. Sularda bulunan düşük derişimlerindeki antibiyotiklerin gideriminde konvansiyonel arıtma yöntemlerinin yetersiz kaldığı bilinmektedir. Bu maddelerin yüksek konsantrasyonlarının çevrede bulunması, mikroorganizmalar üzerinde toksik etkiye neden olarak ekolojik dengenin bozulmasına, düşük konsantrasyonları ise patojen ve patojen olmayan bakterilerin antibiyotik direnci kazanmasına neden olabildiğinden antibiyotik kirliliğinin kontrolünde alternatif arıtım metotları gerekmektedir. Bu çalışmada, sulu çözeltide bulunan bir tetrasiklin (TC) grubu antibiyotiğin fotokatalitik ve ozon oksidasyon prosesleri ile arıtımı incelenmiştir. 0.1 mM antibiyotik, ozon oksidasyonu ile birkaç dakikada tamamen giderilirken, aynı sonucun fotokatalitik oksidasyon prosesi ile elde edilmesi için 60 dakikalık bir süre gerekmiştir. Her iki oksidasyon prosesinde pH 7 değerinde daha yüksek antibiyotik oksidasyonu elde edilmiştir. Su bileşenlerinin antibiyotik arıtım verimi etkilerini incelemek amacıyla fotokatalitik ve ozon oksidasyon prosesleri Ca2+, HCO3 -, NO3 -, PO4 3-, SO4 2-, Cl- iyonları, ve hümik asidin, varlığında gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada seçilen katyon ve anyonların fotokatalitik ve ozon oksidasyon verimlerini düşürdükleri saptanmıştır. Antibiyotiğin fotokatalitik oksidasyon hızı, su bileşeni olarak çözeltiye eklenen anyonların hidroksil radikali tutma reaksiyon hız sabitlerine bağlı olarak azalmış, ancak ozon oksidasyon prosesinde bu ilişki gözlenmemiştir.

Anahtar Kelimeler

Antibiyotik, fotokatalitik oksidasyon, ozon oksidasyon, oksitetrasiklin, titanyum dioksit

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

106Y073

Teşekkür

Sunulan çalışma projesi kapsamında gerçekleştirilmiştir. Yazarlar TÜBİTAK’a destekleri dolayısıyla teşekkür ederler.

Kaynakça

• Abdullah, M., Low, G.K.C., Matthews, R.W., (1990). Effects of common inorganic anions on rates of photocatalytic oxidation of organic carbon over illuminated titanium dioxide, Journal of Physical Chemistry, 94, 6820-6825.
• Alaton, A,. Dogruel, S, Baykal, E., Geron, G., (2004). Combined chemical and biological oxidation of penicillin formulation effluent, Journal of Environmental Management, 73, 155-163.
• Andreozzi, R., Caprio, V., Marotta, R., Radovnikovic, A., (2003). Ozonation and H2O2/UV treatment of clofibric acid in water: a kinetic investigation, Journal of Hazardous Materials, 103, 233-246.
• Balcıoğlu Akmehmet, I., Ötker, M., (2002). Oxidative treatment of antibiotics in pharmaceutical effuents, Proceedings of the 5th Specialised Conference on Small Water and Wastewater Treatment Systems, 24-26 September, 2002, İstanbul, Türkiye.
• Balcıoğlu Akmehmet, I. ve Ötker, M., (2003). Treatment of pharmaceutical wastewater containing antibiotics by O3 and O3/H2O2 processes, Chemosphere, 50, 85-95.
• Balcıoğlu Akmehmet I., (2007). Fate of veterinary drugs in the environment, TÜBİTAK-Julich Project report.
• Balcıoğlu Akmehmet I., Şalcıoğlu, A.Ş., (2008). Adsorption of a tetracycline antibiotic onto natural zeolite in the presence of inorganic ions, yayına sunulmuştur.
• Dantas, R.F., Contreras, S., Sans, C., Esplugas, S., (2008). Sulfamethoxazole abatement by means of ozonation, Journal of Hazardous Materials, 150, 790-794.
• Esplugas, S., Gimenez, J., Contreras, S., Pascual, E., Rodriguez, M., (2002). Comparison of different advanced oxidation processes for phenol degradation, Water Resources, 36, 1034-1042.
• Heberer, T., (2002). Occurrence, fate, and removal of pharmaceutical residues in the aquatic environment: A review of recent research data, Toxicology Letters, 131, 5-17.
• Hirsch, R., Ternes, T., Haberer, K., Kratz, K.L., (1999). Occurrence of antibiotics in the aquatic environment, Science of the Total Environment, 225, 109-118.
• Hu, C., Yuchao, T., Lanyu, L., Zhengping, H., Yizhong, W., Hongxiao, Tang, (2004). Effects of inorganic anions on photoactivity of various photocatalysts under different conditions, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 79, 247-252.
• Kemper, N., (2008). Veterinary antibiotics in the aquatic and terrestrial environment, Ecological Indicators, 8, 1-13.
• Kümmerer, K., Al-Ahmad, A., Mersch-Sundermann, V., (2000). Biodegradability of some antibiotics, elimination of the genotoxicity and affection of wastewater bacteria in a simple test, Chemosphere, 40, 701-710.
• Li, K., Yediler, A., Yang, M., Schulte-Hostede, S., Wong, M.H., (2008). Ozonation of oxytetracycline and toxicological assessment of its oxidation byroducts, Chemosphere, 72, 473-478.
• Liao, C.H., Kang, S.F., Wu, F.A., (2001). Hydroxyl radical scavenging role of chloride and bicarbonate ions in the H2O2/UV process, Chemosphere, 44, 1193-1200.
• Malato, S., Blanco, J., Maldonado, M.I., Fernandez-Ibanez, P., Campos, A., (2000). Optimising solar photocatalytic mineralisation of pesticides by adding inorganic oxidising species; application to the recycling of pesticide containers, Applied. Catalysis B: Environment, 28, 163-174.
• Naman, S.A., Khammas, Z.A.A., Hussein, F.M., (2002). Photo-oxidative degradation of insecticide dichlorovos by a combined semiconductors and organic sensitizers in aqueous media, Journal of Photochemical Photobiology A: Chemistry, 153, 229.
• Nano, G.V., Strathmann, T.J., (2006). Ferous iron sorption by hydrous metal oxides, Journal of Colloid Interface Science, 297, 443-454.
• Ötker H.M, Akmehmet-Balcıoğlu I., (2005). Adsorption and degradation of enrofloxacin, a veterinary antibiotic on natural zeolit, Journal of Hazardous Materials, 122, 3, 251-258.
• Ternes, T.A., (1998). Occurrence of drugs in German sewage treatment plants and rivers, Water Resources, 32, 3245-3260.
• Vogna, D., Marotta, R., Napolitano, A., Andreozzi, R., Dischia, M., (2004). Advanced oxidation of the pharmaceutical drug diclofenac with UV/H2O2 and ozone, Water Resources, 38, 414- 422.
• Zhang, W., An, T., Cui, M., Sheng, G., Fu, J., (2005). Effects of anions on the photocatalytic and photoelectrocatalytic degradation of reactive dye in a packed-bed reactor, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 80, 223-229.
• Zwiener, C., Frimmel, F. H. (2000). Oxidative treatment of pharmaceuticals in water, Water Research, 34, 1881-1885.