Polesel, F., Lehnberg, K., Dott, W., Trapp, S., Thomas, K.V., Plósz, B.G. (2015). Factors influencing sorption of ciprofloxacin onto activated sludge: Experimental assessment and modelling implications. Chemosphere 119, 105–111. (link)

 

Título

Factors influencing sorption of ciprofloxacin onto activated sludge: Experimental assessment and modelling implications

(Fatores que influenciam a sorção de ciprofloxacina em lodo ativado: avaliação experimental e implicações de modelagem)

 

Resumo

Many of the pharmaceuticals and personal care products occurring in municipal sewage are ionizing substances, and their partitioning behaviour is affected by ionic interactions with solid matrices. In activated sludge systems, such interactions have currently not been adequately understood and described, particularly for zwitterionic chemicals. Here we present an assessment of the effects of pH and iron salt dosing on the sorption of ciprofloxacin onto activated sludge using laboratory experiments and full-scale fate modelling. Experimental results were described with Freundlich isotherms and showed that non-linear sorption occurred under all the conditions tested. The greatest sorption potential was measured at pH = 7.4, at which ciprofloxacin is speciated mostly as zwitterion. Iron salt dosing increased sorption under aerobic and, to a lesser extent, anoxic conditions, whereas no effect was registered under anaerobic conditions.

The activated sludge model for xenobiotics (ASM-X) was extended with Freundlich-based sorption kinetics and used to predict the fate of ciprofloxacin in a wastewater treatment plant (WWTP). Scenario simulations, using experimental Freundlich parameters, were used to identify whether the assessed factors caused a significant increase of aqueous ciprofloxacin concentration in full-scale bioreactors. Simulation results suggest that a pH increase, rather than a reduction in iron salt dosing, could be responsible for a systematic deterioration of sorption of ciprofloxacin in the WWTP.

 

TRADUÇÃO LIVRE

Muitos dos produtos farmacêuticos e de cuidados pessoais que ocorrem no esgoto municipal são substâncias ionizantes e seu comportamento de partição é afetado por interações iônicas com matrizes sólidas. Em sistemas de lodos ativados , tais interações ainda não foram adequadamente compreendidas e descritas, particularmente para produtos químicos zwitteriônicos. Aqui apresentamos uma avaliação dos efeitos do pH e dosagem de sal de ferro na sorção de ciprofloxacina em lodo ativado usando experimentos de laboratório e modelagem de destino em escala real. Resultados experimentais foram descritos com isotermas de Freundlich e mostraram que a sorção não linear ocorreu em todas as condições testadas. O maior potencial de sorção foi medido em pH = 7.4, em que a ciprofloxacina é especiada principalmente como zwitterion. A dosagem de sal de ferro aumentou a sorção em condições aeróbicas e, em menor grau, anóxicas , enquanto nenhum efeito foi registrado em condições anaeróbicas.

O modelo de lodo ativado para xenobióticos (ASM-X) foi estendido com a cinética de sorção baseada em Freundlich e usado para prever o destino da ciprofloxacina em uma estação de tratamento de águas residuais (ETE). Simulações de cenários, usando parâmetros experimentais de Freundlich, foram usadas para identificar se os fatores avaliados causaram um aumento significativo da concentração aquosa de ciprofloxacina em biorreatores de escala real. Os resultados da simulação sugerem que um aumento do pH, em vez de uma redução na dosagem de sal de ferro, pode ser responsável por uma deterioração sistemática da sorção de ciprofloxacina na ETE.

 

Artigo publicado no site ScienceDirect, no Journal Chemosphere.