Removal of the oxytetracycline antimicrobial from aqueous solution using waste tire crumb rubber

Abstract

As of today we face serious problems of pollution, of which one is the excess of antimicrobial compounds (e.g. Oxytetracycline, OTC) and another is the stockpiles of used tires. Our research project evaluated the sorption behavior of OTC onto waste tire crumb rubber (WTCR) in aqueous solution; since previous studies showed that WTCR has a great potential for sorption of antimicrobial compounds. OTC samples from 25 to 150 mg/L (ppm) at neutral pH were placed in contact with 10 g/L of crumb rubber mesh 14-20 (2.45 mm of diameter) for 84 hours. The samples were collected at different intervals and analyzed by High Performance Liquid Chromatography with a Diode Array Detector (HPLC-DAD) at 353 nm using an Eclipse XDB-C8 column for separation. The analysis showed that WTCR (mesh 14-20) has great sorption capability for OTC, with a removal percentage of 60% - 95% depending on its initial concentration. A 48 hours WTCR stability test was performed at pH 1.5, 3.0 and 7.0 using an Inductive Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS) in order to determine the release of metals and their concentrations from the crumb rubber into the aqueous solution. The stability test showed that chromium and zinc were the most released Also the adsorption behavior of Oxytetracycline onto carbon black in aqueous solution was also evaluated, as carbon black is one of the main components present in the crumb rubber. The results demonstrated that it has nearly 100% removal of OTC and shorter equilibrium times when compared with WTCR. We also evaluated de sorption behavior of oxytetracycline using WTCR mesh 30 (<0.67 mm of diameter). Our results show that WTCR mesh 30 has better sorption capabilities than WTCR 14- 20.

Actualmente dos de las formas más comunes de contaminación son: (a) exceso de compuestos antimicrobianos (oxitetraciclina, OTC); y (b) desperdicios de neumáticos usados. Nuestra investigación evaluó el comportamiento de sorción de la miga de neumático en solución acuosa. Previamente se ha evidenciado que la miga de neumático tiene un gran potencial para la absorción de los compuestos antimicrobianos. Inicialmente realizamos un barrido, utilizando espectrofotómetro UV-Vis, y se determinó que la longitud de onda de absorción máxima fué de 353 nm. Las muestras de OTC de 25 a 150 mg/L (ppm) a pH neutro, se pusieron en contacto con 10 g/L de miga de neumático malla 14-20 (2.45 mm de diámetro), durante 84 horas. Las muestras fueron colectadas a diferentes intervalos y analizadas por Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia con un Detector de Arreglo de Diodos (HPLC-DAD), utilizando una columna de separación Eclipse XDB-C8. El análisis mostró qué la miga de neumático (malla 14-20), posee la capacidad de absorción ideal para OTC, con un porcentaje de remoción de 60% - 95%, dependiendo de su concentración inicial. La miga de neumático fué sometida a una prueba de estabilidad durante 48 horas, (pH 1.5, 3.0 y 7.0) utilizando un ICP-MS, (por sus siglas en inglés), para determinar qué metales se encuentran presentes en la miga de neumático y cuales son sus concentraciones. La prueba de estabilidad arrojó la presencia de cromo y zinc en altas concentraciones.Fué evaluado el comportamiento de adsorción de la OTC en el carbón negro en solución acuosa. Al ser el carbón negro uno de los principales componentes presentes en la miga de neumáticos, los resultados demuestran que éste posee casi un 100% de remoción de OTC y tiempos de equilibrio más cortos. Evaluamos y analizamos el comportamiento de absorción de la OTC con malla WTCR 30 (<0,67 mm de diámetro). Nuestros resultados muestran que la malla WTCR 30 tiene una mejor capacidad de absorción de WTCR 14-20.