Beta-laktam grubu antibiyotik kalıntılarının atıksularda tespiti ve fenton, fotokatalitik, elektro-fenton oksidasyon yöntemleri ile arıtılabilirliğinin incelenmesi

Hastane atıksuları, yüksek konsantrasyonlarda ilaç kalıntılarının ve mikroorganizmaların bulunduğu karmaşık atıksular olarak bilinmektedir. Ülkemizde, hastane atıksuları ve evsel atıksuların arıtımı birlikte gerçekleştirilmektedir. Son yıllarda, arıtma tesislerinin işlem görmüş çıkış sularında tespit edilen kalıntı antibiyotikler ve metabolitleri ile bu antibiyotiklere direnç kazanan bakteriler, mevcut uygulanan arıtım sistemlerinin yetersiz kaldığına işaret etmektedir. Dirençli bakterilerin ortaya çıkmasını önlemek, su ortamlarında kalıntı antibiyotik miktarlarını azaltmak ve bu mikrokirleticileri sulardan uzaklaştırmak için ileri arıtım teknolojilerinin geliştirilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada; Mersin Üniversitesi Sağlık Araştırma ve Uygulama Merkezi Hastanesi'nde yaygın olarak kullanılan Beta-laktam grubuna dahil olan antibiyotiklerden Ampisilin, Sefotaksim ve Penisilin G 'nin, hastane atıksuyunda Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi Kütle Spektrometresi cihazı ile kalıntı tespit araştırmaları yapılmıştır. Hedef kirletici olarak seçilen antibiyotiklerin sulu çözeltilerinde ve hastane atıksuyunda, Fenton, elektro-Fenton, fotokatalitik (UV-A/TiO2, UV-C/TiO2, UV-A/ZnO ve UV-C/ZnO) oksidasyon yöntemleri ile arıtılabilirliği çalışılmıştır. Bu kapsamda, pH değeri, Fe2+, H2O2, TiO2, ZnO derişimleri ve başlangıç antibiyotik derişimi, reaksiyon süresi, ışık, akım, elektrot mesafesi parametrelerinin antibiyotik giderimi üzerine etkileri belirlenmiştir. Hastane atıksuyuna uygulanan oksidasyon işlemlerinin Kimyasal Oksijen İhtiyacı mineralizasyonu ve renk giderimine etkileri araştırılmıştır. Fenton ve elektro-Fenton prosesleri sonucu oluşan çamurun Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu Enerji Yayılımlı X Işını Spektroskopi cihazı ile yüzey morfolojisi ve elementel içerikleri incelenmiştir. Katı Faz Ekstraksiyon işlemi uygulanan hastane atıksuyunda, AMP, SEF ve PEN G antibiyotik miktarları, LC/MS/MS cihazının tespit limitinin altında kalmıştır. Sulu çözeltilerde gerçekleştirilen oksidasyon çalışmalarında, 120 ve 180 dakika reaksiyon süreleri sonunda, 0-4 g/L AMP, 0-16, 70 g/L SEF ve 2,87-7, 47 g/L PEN G kalıntı tespiti yapılmış ve minimum %98 arıtım verimi elde edilmiştir. Optimum koşullar; Fenton Prosesi için pH 2,5, AMP ve PEN G için 0,75 mM Fe2+, SEF için 1 mM Fe2+ dozları, 11,25 mM H2O2 dozu; Elektro-Fenton Prosesi için pH 2,5, SEF için 3,75 mM H2O2, AMP ve PEN G için 7,5 mM H2O2 dozu, 200 mA akım yoğunluğu, 2 cm elektrot mesafesi; UV-A/TiO 2 ve UV-C/TiO 2 Prosesleri için AMP, PEN G ve SEF pH değerleri sırasıyla 7, 9, 11, TiO2 dozu 0,5 g/L; UV-A/ZnO ve UV-C/ZnO Prosesleri için AMP, PEN G ve SEF pH değerleri sırasıyla 7, 9, 11, ZnO dozu 0,5 g/L olarak belirlenmiştir. Bu sonuçlara göre 2,5 mg/L SEF, AMP ve PEN G optimum antibiyotik derişimi olarak kabul edilmiştir. PEN G ve SEF için en iyi UV-A/TiO 2 prosesinde 15 dakikada %100 giderim, AMP için elektro-Fenton prosesi ile 60 dakikada %100 giderim gerçekleşmiştir. UV-C/ZnO prosesinde SEF, AMP ve PEN G için en düşük verim elde edilmiştir. Hastane atıksuyunda, AMP ve PEN G için UV-A/TiO 2 prosesi ile maksimum %91, 90 ile %81, 82 KOİ; SEF için elektro-Fenton prosesi ile maksimum %65, 54 KOİ mineralizasyonu gerçekleşmiştir. Ayrıca, hastane atıksuyu için maksimum renk giderimi 60. dakikada %100 verimle elektro-Fenton prosesi ile sağlanmıştır.