NANO BOYUTLU DEMİR PARTİKÜLLERİ İLE SULU ORTAMLARDA TETRASİKLİNLERİN GİDERİM MEKANİZMASININ İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada nano boyutlu demir partikülleri ile sulu ortamlarda tetrasiklinlerin (TC) giderim mekanizması incelenmiştir. Bunun için laboratuar ortamında kimyasal indirgeme metoduyla nano ölçekli sıfır değerlikli demir (nZVI) hazırlanmıştır. Çözelti pH'sı, nZVI dozajı, temas süresi ve reaksiyon sıcaklığı sistematik olarak incelenmiştir. Bunun yanı sıra, maksimum tetrasiklin giderim yüzdelerinin sağlandığı optimum işletme şartlarında tetrasiklinlerin parçalanma ürünleri belirlenmiştir. Adsorpsiyon davranışı pH'ya bağlıdır ve tetrasiklinlerin türüne bağlı olmadan elektrostatik etkileşimden dolayı pH:6, en iyi giderim verimlerini sağlayan pH değeri olarak belirlenmiştir. Bunun yanı sıra tetrasiklinlerin giderimi üzerine reaksiyon sıcaklığının etkisi önemsizdir. Tatrasiklinlerin (TC) etkili adsorpsiyonu için 0.4 ve 0.6 g/L aralığındaki nZVI dozajı yeterli olmuştur. TC adsorpsiyon kinetiklerinin 2 saat içerisinde dengeye ulaştığı ve yalancı ikinci dereceden hız modeline uyduğu belirlenmiştir. LC-MS-MS analiz sonuçları TC için esas parçalanma ürünün 4-epi-tetrasiklin olarak belirlerken OTC'nin ara ürünleri belirlenememiştir. Diğer taraftan, nZVI sadece ana bileşenleri değil aynı zamanda bu bileşenlerin parçalanma ürünlerini de adsorpladığı hidroklorik asit ile yapılan desorpsiyon işleminden elde edilmiştir. Tetrasiklinlerin giderim mekanizmasının esas olarak nZVI ile adsorbsiyona dayalı olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Tetrasiklin, Adsorpsiyon, Nano ölçekli sıfır değerlikli demir.In this study the removal mechanism of TCs by nanoscale zero valent iron (nZVI) was evaluated. Therefore, nZVI was prepared by using chemical reduction method in the laboratory. Experimental variables such as solution pH, nZVI dosage, contact time and reaction temprature were systematically studied. Moreover, the degradation products of TCs were determined at optimum operating conditions which were provided to maximum TCs removal percentages. The adsorption behavior was pH-dependent and favored at pH: 6 regardless of tetracycline considered which was probably due to electrostatic attraction between nZVI and TCs. In addition to the influence of reaction temperature on TCs removal was insignificant. nZVI dosages between 0.4 and 0.6 were enough to efficient TCs adsorption. TCs adsorption kinetics were found that equilibrium was reached within 2 h following the pseudo-second order model. The results from LC-MS-MS analysis showed that main degradation product was 4-epi-tetracycline for TC while by-products of OTC were insignificant. On the other hand, nZVI could adsorb not only parent compounds but also degradation products of these compounds which was obtained from the desorption process with hydrochloric acid. The removal mechanism was mainly due to the adsorption of TC and OTC on nZVI surface. Key Words: Tetracycline, Adsorption, Nanoscale zero valent iron.