Siprofloksasin antibiyotiğinin mikroplastikler üzerine adsorpsiyonunun araştırılması

Abstract

Plastiklerin yaygın kullanımı ve doğada kalıcılığı, mikroplastik kirliliğini önemli bir çevresel tehdit haline getirmiştir. Geniş yüzey alanı, hidrofobik karakteri ve kimyasal stabilitesi nedeniyle mikroplastikler, sucul ortamlarda çeşitli kirleticileri adsorbe etme ve taşıma potansiyeline sahiptir. Bu kirleticilerden biri olan antibiyotikler, su ortamlarında direnç genlerinin yayılımını teşvik ederek hem ekolojik hem de halk sağlığı açısından risk oluşturmaktadır. Bu çalışmada, model kirletici olarak seçilen siprofloksasin (CIP) antibiyotiğinin, geri dönüşümden elde edilen polietilen (rPE) mikroplastikler üzerindeki adsorpsiyon davranışı araştırılmıştır. Deneyler, sabit sıcaklık ve karıştırma koşullarında, kesikli sistemde yürütülmüş; çözeltinin pH'ı, adsorban miktarı, reaksiyon süresi, CIP başlangıç konsantrasyonu ve sıcaklık değişkenleri sistematik olarak optimize edilmiştir. Adsorpsiyon verileri Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri ile değerlendirilmiş; kinetik analizde yalancı birinci ve ikinci derece modeller uygulanmıştır. Veriler, Freundlich izoterm modeline yüksek düzeyde uyum göstermiştir (R² = 0,9746). 36 saatlik reaksiyon süresi sonunda, sistemin maksimum adsorpsiyon kapasitesi 55,38 mg/g olarak belirlenmiştir. FTIR ve SEM analizleri ile adsorbanın yüzey özellikleri karakterize edilmiş; adsorpsiyon mekanizması yorumlanmıştır. Elde edilen bulgular, rPE mikroplastiklerinin antibiyotikleri çevresel ortamlarda taşıyabildiğini ve bu taşıyıcılık özelliği ile ekosistem sağlığını olumsuz yönde etkileyebileceğini ortaya koymuştur.The widespread use and environmental persistence of plastics have rendered microplastic pollution a significant ecological threat. Due to their large surface area, hydrophobic nature, and chemical stability, microplastics possess the potential to adsorb and transport various contaminants in aquatic environments. Among these contaminants, antibiotics pose ecological and public health risks by promoting the spread of resistance genes in water systems. In this study, the adsorption behavior of ciprofloxacin (CIP), selected as a model contaminant, onto recycled polyethylene (rPE) microplastics was investigated. Batch experiments were conducted under constant temperature and stirring conditions. Key operational parameters, including solution pH, adsorbent dosage, contact time, initial CIP concentration, and temperature, were systematically optimized. The adsorption data were evaluated using Langmuir and Freundlich isotherm models, while the kinetic behavior was analyzed through pseudo-first-order and pseudo-second-order models. The results showed a better fit to the Freundlich isotherm model (R²=0.9746). The maximum adsorption capacity was determined as 55.38 mg/g, achieved at the end of a 36-hour contact time. Surface characterization of the adsorbent was supported by FTIR and SEM analyses, providing insights into the adsorption mechanism. The findings indicate that rPE microplastics have the capacity to adsorb antibiotics in aquatic systems and may act as carriers, potentially impacting ecosystem health.