حذف آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين از محيط‌هاي آبي با استفاده از زئوليت X اصلاح شده با سورفاكتانت كاتيوني ستيل پيريديوم برومايد: يك مطالعه آزمايشگاهي

Removal of Tetracycline Antibiotic from Aqueous Solution Using Zeolite-X Modified by Pyridium Bromide Cationic Surfactant: A Laboratory Study

زمينه و هدف: آنتي‌بيوتيك‌ها از جمله آلاينده‌هايي هستند كه به طور كنترل نشده وارد محيط زيست شده‌ و باعث ايجاد مشكلات عمده‌اي در اكوسيستم‌هاي آبي و سلامت انسان‌ها و ساير موجودات شده‌اند، لذا حذف آن‌ها از محيط امري ضروري است، در اين مطالعه با استفاده از زئوليت اصلاح شده با سورفاكتانت كاتيوني (ستيل پيريديوم برومايد) به حذف آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين از محيط‌هاي آبي پرداخته شد. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه آزمايشگاهي، تأثير عوامل مختلف در فرآيند جذب سطحي شامل غلظت اوليه آنتي‌بيوتيك، pH محلول، مقدار جاذب و زمان واكنش بر راندمان حذف آنتي‌بيوتيك تتراسايكلين مورد بررسي قرار گرفت. ويژگي‌هاي جاذب توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني، آناليز تبديل فوريه مادون قرمز و پتانسيل نقطه ايزو الكتريك تعيين شد و ايزوترم و سينتيك جذب مورد مطالعه قرار گرفت. يافته­ ها: تحت شرايط بهينه شامل غلظت اوليه تتراسايكلين 5/11 ميلي­گرم در ليتر، pH برابر با 0/6، مقدار جاذب 4 گرم در ليتر و زمان واكنش 50 دقيقه، راندمان حذف 9/99% به دست آمد. حداكثر ظرفيت جاذب 65/41 ميلي­گرم بر گرم بود. حذف تتراسايكلين از ايزوترم لانگموير (0/9996=R2) و از سينتيك درجه دوم (0/9957=R2) تبعيت مي‌كند. نتيجه‌گيري: فرآيند جذب سطحي با استفاده از زئوليت اصلاح شده با سورفاكتانت كاتيوني، روشي مناسب با راندمان بالا براي حذف تتراسايكلين از منابع آبي آلوده مي‌باشد.

Background and Objectives: Antibiotics are among the pollutants that have entered uncontrollably in the environment, and lead to serious environmental problems such as disrupting aquatic ecosystems, and causing health problems for humans and other organisms. Therefore, it is necessary to remove them from the environment. In the current study, zeolite modified by cationic surfactant of cetylpyridinium bromide hydrate was employed as an adsorbent to remove tetracycline from the aqueous solution. Materials and Methods: In this laboratory study, the effect of main variables, including initial tetracycline concentration, solution pH, adsorbent dosage, and reaction time on the adsorption process was investigated. Adsorbent structural features were analyzed using FESEM, pH of zero point of charge (pHZPC), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Finally, isotherm and kinetics of the adsorption process were studied. Results: The removal efficiency of 99.9% was achieved under the optimum condition, including initial tetracycline concentration of 11.5 mg L-1, pH of 6.0, the adsorbent dosage of 4.0 g L-1, and reaction time of 50 min. The maximum adsorption capacity (qm) was found to be 65.41 mg g-1. The adsorption process for tetracycline removal followed the Langmuir isotherm (R2=0.9996) and second-order kinetic model (R2=0.9957). Conclusion: The adsorption process using zeolite modified by cationic surfactant was a suitable technique with high efficiency for removing tetracycline from contaminated wastewater.