كارايي مخمر ساكارومايسس سرويزيه در حذف آنتي‫ بيوتيك سفترياكسون از محيط‌هاي آبي: مطالعه سينتيك، ايزوترم جذب و ترموديناميك

Efficiency of Saccharomyces Cerevisiae in Ceftriaxone Removal from Aquatic Environments: Kinetic, Isotherm of Absorption and Thermodynamics Study

زمينه و هدف: يكي از آلاينده هاي بالقوه خطرناك، آنتي‌بيوتيك‌ها بوده كه در محيط زيست باعث ايجاد اثرات سوء بر عملكرد طبيعي اكوسيستم و همچنين زنجيره غذايي مي شوند. مطالعه حاضر با هدف بررسي حذف آنتي‌بيوتيك سفترياكسون توسط بيوجاذب ساكارومايسس سرويزيه از محيط‌هاي آبي انجام گرديد. روش كار: اين مطالعه از نوع تجربي بوده كه در مقياس آزمايشگاهي و به صورت ناپيوسته انجام شد. سوش قارچ از مركز كلكسيون قارچ ها و باكتري صنعتي ايران تهيه گرديد. بعد از فعال سازي سوش قارچ، پليت­ها به مدت 7 تا 10 روز در دماي C° 25 در انكوباتور قرار داده شدند. كشت­هاي قارچي به صورت يخ خشك به محيط كشت پوتيتو دكستروز آگار (PDA) انتقال داده و سپس از محيط رشد مايع پوتيتو دكستروز براث (PDB) استفاده گرديد. به منظور تعيين راندمان جذب سفترياكسون از محيط هاي آبي، تاثير متعيرهاي موثر در فرايند جذب نظير pH، غلظت اوليه آنتي بيوتيك، مقدار بيوجاذب، زمان تماس و دما مورد بررسي قرار گرفتند. خصوصيات سطحي، فيزيكي و ساختاري بيوجاذب توليد شده با تكنيك‌هاي FTIR، SEM و BET ارزيابي گرديد. تعيين پارامترهاي ترموديناميك، ايزوترم‌هاي تعادلي و سينتيك‌هاي فرايند جذب مورد مطالعه قرار گرفت. غلظت سفترياكسون در محلول ها توسط دستگاه اسپكتروفتومتر نور مرئي فرابنفش در طول موج 276 نانومتر اندازه گيري شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه حداكثر جذب سفترياكسون در pH برابر 6، غلظت اوليه سفترياكسون 10 ميلي گرم در ليتر، دوزجاذب 75/0 گرم، زمان تماس 120 دقيقه و دماي 25 سيلسيوس (78%) به دست آمد. جذب سطحي سفترياكسون بر روي بيوجاذب از ايزوترم لانگمير (0/903=R2) تبعيت كرده و مطالعات سينتيكي، همبستگي بيشتري با معادله شبه درجه دوم (0/961=R2) داشت. نتيجه گيري: از مطالعه حاضر مي توان نتيجه گرفت كه بيوجاذب توليد شده از مخمر نان مي تواند به عنوان يك جاذب موثر و ارزان قيمت جهت حذف آنتي‌بيوتيك سفترياكسون از محلول هاي آبي مورد استفاده قرار گيرد.

Background & objectives: Antibiotics are potentially harmful contaminants, which can cause harmful effects on environmental equilibrium of ecosystems and the food chain. The aim of this study was to investigate the removal of ceftriaxone antibiotic by Saccharomyces Cerevisiae biosorbent from aquatic environments. Methods: This experimental study was conducted in a lab-scale batch reactor as discontinuous. The fungus strain was collected from the “Persian Type Culture Collection of Iran”. After activating fungus strain, the plates were placed in incubator for 7 to 10 days at 25°C. Fungus cultures were transferred to a potato dextrose agar medium (PDA) in the form of dry ice and subsequently cultivated in potato dextrose broth (PDB) medium. In order to determine the adsorption efficiency of ceftriaxone from aqueous solutions, the impact of variables effected on adsorption including pH, initial concentration of antibiotic, biosorbent dose, contact time and temperature were investigated. The physical, structural and surface properties of produced biosorbent were determined by FTIR, SEM and BET techniques. Also, thermodynamic parameters, adsorption isotherms and adsorption kinetics were studied. Ceftriaxone concentrations were measured by UV-Visible spectrophotometer in 276 nm wavelength. Results: The results showed that the maximum absorption of ceftriaxone was 78% at pH=6, the initial ceftriaxone concentration of 10 mg/L, the absorbent dose of 0.75 g, the contact time of 120 min and temperature of 25°C. The surface adsorption of Ceftriaxone on biosorbent was followed by Langmuir isotherm (R2=0.903), and kinetic processes were more correlated with the Pseudo-second order model (R2=0.961). Conclusion: It can be concluded from present study that the biosorbent produced from baker's yeast can be used as an effective and inexpensive adsorbent for ceftriaxone removal from aqueous solutions.