Các thí nghiệm đánh giá độ ổn định của chất xúc tác BiOI đối với quá trình xử lý đồng thời kháng sinh CIP, LEV trong nước được tiến hành với các điều kiện tối ưu đã lựa chọn ở trên. Vật liệu BiOI sau mỗi lần thử nghiệm khả năng quang xúc tác sẽ được lọc, rửa sạch bằng nước cất và được tiếp tục sử dụng để xử lý dung dịch có chứa hỗn hợp CIP và LEV. Các thí nghiệm được lặp lại 6 lần mẫu Kết quả thể hiện trong hình 3.13 cho thấy sau 6 lần thử nghiệm, hiệu suất phân hủy CIP, LEV của BiOI giảm không đáng kể. Như vậy, có thể thấy rằng hoạt tính quang xúc tác của vật liệu BiOI rất ổn định.
Hình 3.13. Kết quả đánh giá độ ổn định của chất xúc tác BiOI đối với quá
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
- Xây dựng phương pháp phân tích đồng thời kháng sinh Ciprofloxacin và Levofloxacin trong nước thải bằng sắc ký lỏng khối phổ - LC-MS/MS với cột sắc ký C18, thể tích tiêm mẫu là 3 μl, tốc độ dòng 0,3 ml/phút, pha động bao gồm ACN (HCOOH 0,1%) : H2O (HCOOH 0,1%) theo chương trình gradient.
- Thẩm định phương pháp phân tích Ciprofloxacin và Levofloxacin với phương trình hồi quy tuyến tính lần lượt là y = 8,102x + 0,7618 và y = 9,605x + 0,0423. Khoảng tuyến tính 10 - 500 ng/mL. Hệ số tương quan R2 là 0,9994 và 0,9992. Giới hạn phát hiện (LOD) 0,06 ng/mL và 0,03 ng/mL, giới hạn định lượng (LOQ) 0,2 ng/mL và 0,1 ng/mL. Hiệu suất thu hồi (R%) của CIP và LEV lần lượt là 68,9 - 73,4% và 95,9 - 105,9%.
- Đánh giá hiệu quả xử lý kháng sinh Ciprofloxacin và Levofloxacin trong nước bằng vật liệu xúc tác BIOI với các điều kiện tối ưu như lượng vật liệu xúc tác BIOI là 1 g/L; nồng độ kháng sinh Ciprofloxacin và Levofloxacin ban đầu là 1,5 mg/L; nhiệt độ phản ứng là 25oC (nhiệt độ phòng); thời gian phản ứng là 60 phút. Hiệu suất xử lý kháng sinh CIP và LEV đạt tới 98,7 % và 99,1%. Vì vậy, có thể ứng dụng trong xử lý dư lượng kháng sinh trong môi trường nước thải.
2. KIẾN NGHỊ
Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân tích đồng thời các chất kháng sinh bằng LC-MS/MS nhằm xác định dư lượng kháng sinh fluoroquinolon nói riêng và các kháng sinh nói chung trong các mẫu thực phẩm, mẫu nước thải, mẫu tóc, nước tiểu...
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] E. Y. Klein et al., “Global increase and geographic convergence in
antibiotic consumption between 2000 and 2015,” Proc. Natl. Acad. Sci.
U. S. A., vol. 115, no. 15, pp. E3463–E3470, 2018, doi:
10.1073/pnas.1717295115.
[2] T. P. Van Boeckel et al., “Global antibiotic consumption 2000 to 2010: An analysis of national pharmaceutical sales data,” Lancet Infect. Dis.,
vol. 14, no. 8, pp. 742–750, 2014, doi: 10.1016/S1473-3099(14)70780- 7.
[3] P. Ball, “Quinolone generations: Natural history or natural selection?,”
J. Antimicrob. Chemother., vol. 46, no. TOPIC T1, pp. 17–24, 2000,
doi: 10.1093/oxfordjournals.jac.a020889.
[4] H. Yao, J. Lu, J. Wu, Z. Lu, P. C. Wilson, and Y. Shen, “Adsorption of fluoroquinolone antibiotics by wastewater sludge biochar: role of the sludge source,” Water, Air, Soil Pollut., vol. 224, no. 1, p. 1370, 2013. [5] X. Chang et al., “BiOX (X = Cl, Br, I) photocatalysts prepared using
NaBiO3 as the Bi source: Characterization and catalytic performance,”
Catal. Commun., vol. 11, no. 5, pp. 460–464, 2010, doi:
10.1016/j.catcom.2009.11.023.
[6] Z. Deng, D. Chen, B. Peng, and F. Tang, “From bulk metal Bi to two- dimensional well-crystallized BiOX (X = Cl, Br) micro- and nanostructures: Synthesis and characterization,” Cryst. Growth Des.,
vol. 8, no. 8, pp. 2995–3003, 2008, doi: 10.1021/cg800116m.
[7] X. Xiao and W. De Zhang, “Facile synthesis of nanostructured BiOI microspheres with high visible light-induced photocatalytic activity,” J. Mater. Chem., vol. 20, no. 28, pp. 5866–5870, 2010, doi:
10.1039/c0jm00333f.
[8] R. Hao, X. Xiao, X. Zuo, J. Nan, and W. Zhang, “Efficient adsorption and visible-light photocatalytic degradation of tetracycline hydrochloride using mesoporous BiOI microspheres,” J. Hazard.
Mater., vol. 209–210, pp. 137–145, 2012, doi:
10.1016/j.jhazmat.2012.01.006.
[9] S. Heidari, M. Haghighi, and M. Shabani, “Sunlight-activated BiOCl/BiOBr–Bi24O31Br10 photocatalyst for the removal of pharmaceutical compounds,” J. Clean. Prod., vol. 259, p. 120679, 2020, doi: 10.1016/j.jclepro.2020.120679.
[10] Nguyễn Thị Thanh Nga, “Nghiên cứu qui trình xác định dư lượng ciprofloxacin và enprofloxacin trong thực phẩm bằng phương pháp hplc-ms/ms,” Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2009.
[11] SUNU, “WHO list of critically important antimicrobials for human medicine (WHO CIA list),” World Heal. Organ., p. 5th revision, 2017,
[Online]. Available:
[12] D. M. Livermore, A. P. Macgowan, and M. C. J. Wale, Surveillance of
antimicrobial resistance, vol. 317, no. 7159. 1998.
[13] F. d. A. Rodrigues and A. D. Bertoldi, “The profile of antimicrobial utilization in a private hospital,” Cienc. e Saude Coletiva, vol. 15, no.
SUPPL. 1, pp. 1239–1247, 2010, doi: 10.1590/s1413- 81232010000700033.
[14] “Phân tích thực trạng sử dụng kháng sinh và kháng kháng sinh tại Việt Nam, 2010 (Situation Analysis on Antibiotic Use and Resistance in Vietnam, 2010, GARP – Việt Nam).”
[15] “Báo cáo sử dụng kháng sinh và kháng kháng sinh tại 15 bệnh viện Việt Nam năm 2008-2009 (Report on AB use and resistance in 15 hospitals in Vietnam 2008-2009).”
[16] K. Kothekar, B. Jayakar, A. Khandhar, and R. Mishra, “Quantitative Determination of Levofloxacin and Ambroxol Hydrochloride in Pharmaceutical Dosage Form by Reversed-Phase High Performance Liquid Chromatography,” Eurasian J. Anal. Chem., vol. 2, no. 1, pp.
21–31, 2007, doi: 10.12973/ejac/78053.
[17] D. P. For and T. H. E. I. Pharmacopoeia, “Draft Proposal for,” no. September, pp. 1–7, 2010.
[18] P. Bottoni, S. Caroli, and A. B. Caracciolo, “Pharmaceuticals as priority water contaminants,” Toxicol. Environ. Chem., vol. 92, no. 3, pp. 549–
565, 2010, doi: 10.1080/02772241003614320.
[19] M. L. Richardson and J. M. Bowron, “The fate of pharmaceutical chemicals in the aquatic environment,” J. Pharm. Pharmacol., vol. 37,
no. 1, pp. 1–12, 1985, doi: 10.1111/j.2042-7158.1985.tb04922.x.
[20] K. V. Thomas and M. J. Hilton, “The occurrence of selected human pharmaceutical compounds in UK estuaries,” Mar. Pollut. Bull., vol. 49, no. 5–6, pp. 436–444, 2004, doi: 10.1016/j.marpolbul.2004.02.028. [21] D. W. Kolpin et al., “Pharmaceuticals, hormones, and other organic
wastewater contaminants in U.S. streams, 1999-2000: A national reconnaissance,” Environ. Sci. Technol., vol. 36, no. 6, pp. 1202–1211,
2002, doi: 10.1021/es011055j.
[22] S. Heeb, M. P. Fletcher, S. R. Chhabra, S. P. Diggle, P. Williams, and M. Cámara, “Quinolones: From antibiotics to autoinducers,” FEMS Microbiol. Rev., vol. 35, no. 2, pp. 247–274, 2011, doi: 10.1111/j.1574-
6976.2010.00247.x.
[23] WHO, Critically Important Antimicrobials for Human Medicine: 5th revision. 2017.
[24] L. S. Redgrave, S. B. Sutton, M. A. Webber, and L. J. V. Piddock, “Fluoroquinolone resistance: Mechanisms, impact on bacteria, and role in evolutionary success,” Trends Microbiol., vol. 22, no. 8, pp. 438–445, 2014, doi: 10.1016/j.tim.2014.04.007.
[25] K. D. Brown, J. Kulis, B. Thomson, T. H. Chapman, and D. B. Mawhinney, “Occurrence of antibiotics in hospital, residential, and
dairy effluent, municipal wastewater, and the Rio Grande in New Mexico,” Sci. Total Environ., vol. 366, no. 2–3, pp. 772–783, 2006, doi: 10.1016/j.scitotenv.2005.10.007.
[26] H. A. Duong et al., “Occurrence, fate and antibiotic resistance of
fluoroquinolone antibacterials in hospital wastewaters in Hanoi, Vietnam,” Chemosphere, vol. 72, no. 6, pp. 968–973, 2008, doi:
10.1016/j.chemosphere.2008.03.009.
[27] M. Gros, S. Rodríguez-Mozaz, and D. Barceló, “Rapid analysis of multiclass antibiotic residues and some of their metabolites in hospital, urban wastewater and river water by ultra-high-performance liquid chromatography coupled to quadrupole-linear ion trap tandem mass spectrometry,” J. Chromatogr. A, vol. 1292, pp. 173–188, 2013, doi:
10.1016/j.chroma.2012.12.072.
[28] R. Lindberg, P. Å. Jarnheimer, B. Olsen, M. Johansson, and M. Tysklind, “Determination of antibiotic substances in hospital sewage water using solid phase extraction and liquid chromatography/mass spectrometry and group analogue internal standards,” Chemosphere,
vol. 57, no. 10, pp. 1479–1488, 2004, doi:
10.1016/j.chemosphere.2004.09.015.
[29] A. J. Watkinson, E. J. Murby, D. W. Kolpin, and S. D. Costanzo, “The occurrence of antibiotics in an urban watershed: From wastewater to drinking water,” Sci. Total Environ., vol. 407, no. 8, pp. 2711–2723,
2009, doi: 10.1016/j.scitotenv.2008.11.059.
[30] L. T. Q. Lien et al., “Antibiotics in wastewater of a rural and an urban
hospital before and after wastewater treatment, and the relationship with antibiotic use-a one year study from Vietnam,” Int. J. Environ. Res.
Public Health, vol. 13, no. 6, pp. 1–13, 2016, doi:
10.3390/ijerph13060588.
[31] P. C. F. Lima Gomes, I. N. Tomita, Á. J. Santos-Neto, and M. Zaiat, “Rapid determination of 12 antibiotics and caffeine in sewage and bioreactor effluent by online column-switching liquid chromatography/tandem mass spectrometry,” Anal. Bioanal. Chem.,
vol. 407, no. 29, pp. 8787–8801, 2015, doi: 10.1007/s00216-015-9038- y.
[32] S. Rodriguez-Mozaz et al., “Occurrence of antibiotics and antibiotic
resistance genes in hospital and urban wastewaters and their impact on the receiving river,” Water Res., vol. 69, pp. 234–242, 2015, doi:
10.1016/j.watres.2014.11.021.
[33] A. Prieto, M. Möder, R. Rodil, L. Adrian, and E. Marco-Urrea, “Degradation of the antibiotics norfloxacin and ciprofloxacin by a white-rot fungus and identification of degradation products,” Bioresour.
Technol., vol. 102, no. 23, pp. 10987–10995, 2011, doi:
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.08.055.
mixtures towards photosynthetic aquatic organisms: Implications for environmental risk assessment,” Water Res., vol. 47, no. 6, pp. 2050–
2064, 2013, doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.01.020.
[35] Y. F. Ruan, J. M. Chen, C. S. Guo, S. S. Chen, S. T. Wang, and Y. Q. Wang, “Distribution characteristics of typical antibiotics in surface water and sediments from freshwater aquaculture water in Tianjin suburban areas, China,” J. Agro-Environment Sci., vol. 30, no. 12, pp.
2586–2593, 2011.
[36] L. Tong, P. Li, Y. Wang, and K. Zhu, “Analysis of veterinary antibiotic residues in swine wastewater and environmental water samples using optimized SPE-LC/MS/MS,” Chemosphere, vol. 74, no. 8, pp. 1090–
1097, 2009.
[37] X. Peng, K. Zhang, C. Tang, Q. Huang, Y. Yu, and J. Cui, “Distribution pattern, behavior, and fate of antibacterials in urban aquatic environments in South China,” J. Environ. Monit., vol. 13, no. 2, pp.
446–454, 2011.
[38] Y. Valcárcel, S. G. Alonso, J. L. Rodríguez-Gil, A. Gil, and M. Catalá, “Detection of pharmaceutically active compounds in the rivers and tap water of the Madrid Region (Spain) and potential ecotoxicological risk,”
Chemosphere, vol. 84, no. 10, pp. 1336–1348, 2011.
[39] S. D. Costanzo, J. Murby, and J. Bates, “Ecosystem response to antibiotics entering the aquatic environment,” Mar. Pollut. Bull., vol.
51, no. 1–4, pp. 218–223, 2005.
[40] M. Lillenberg, M. Roasto, and T. Püssa, “Drug residues in environment. Estimation of fluoroquinolones in soil and food plants,” J. Agric. Sci.,
2003.
[41] S. L. L. Zeng, X. Li, Y. Shi, Y. Qi, D. Huang, M. Tadé, S. Wang, “FePO4 Based Single Chamber Air-cathode Microbial Fuel Cell for Online Monitoring Levofloxacin, Biosens.,” Bioelectron, vol. 91, pp.
367–373, 2017.
[42] H. A. Duong et al., “Occurrence, fate and antibiotic resistance of
fluoroquinolone antibacterials in hospital wastewaters in Hanoi, Vietnam,” Chemosphere, vol. 72, no. 6, pp. 968–973, 2008, doi:
10.1016/j.chemosphere.2008.03.009.
[43] P. K. Thai et al., “Occurrence of antibiotic residues and antibiotic-
resistant bacteria in effluents of pharmaceutical manufacturers and other sources around Hanoi, Vietnam,” Sci. Total Environ., vol. 645, pp. 393– 400, 2018, doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.07.126.
[44] P. Luận, Phương pháp phân tích phổ phân tử. Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội, 2014.
[45] S. Mostafa, M. El-Sadek, and E. A. Alla, “Spectrophotometric determination of ciprofloxacin, enrofloxacin and pefloxacin through charge transfer complex formation,” J. Pharm. Biomed. Anal., vol. 27,
[46] A. Radi and Z. El-Sherif, “Determination of levofloxacin in human urine by adsorptive square-wave anodic stripping voltammetry on a glassy carbon electrode,” Talanta, vol. 58, no. 2, pp. 319–324, 2002,
doi: 10.1016/S0039-9140(02)00245-X.
[47] A. M. Abulkibash, S. M. Sultan, A. M. Al-Olyan, and S. M. Al- Ghannam, “Differential electrolytic potentiometric titration method for the determination of ciprofloxacin in drug formulations,” Talanta, vol.
61, no. 2, pp. 239–244, 2003, doi: 10.1016/S0039-9140(03)00246-7. [48] A. Alnajjar, H. H. AbuSeada, and A. M. Idris, “Capillary
electrophoresis for the determination of norfloxacin and tinidazole in pharmaceuticals with multi-response optimization,” Talanta, vol. 72,
no. 2, pp. 842–846, 2007, doi: 10.1016/j.talanta.2006.11.025.
[49] B. Deng, A. Shi, L. Li, and Y. Kang, “Pharmacokinetics of amoxicillin in human urine using online coupled capillary electrophoresis with electrogenerated chemiluminescence detection,” J. Pharm. Biomed.
Anal., vol. 48, no. 4, pp. 1249–1253, 2008, doi:
10.1016/j.jpba.2008.09.010.
[50] M. I. Bailón-Pérez, A. M. García-Campaña, C. Cruces-Blanco, and M. del Olmo Iruela, “Trace determination of β-lactam antibiotics in environmental aqueous samples using off-line and on-line preconcentration in capillary electrophoresis,” J. Chromatogr. A, vol.
1185, no. 2, pp. 273–280, 2008, doi: 10.1016/j.chroma.2007.12.088. [51] P. Djurdjević, M. J. Stankov, and J. Odović, “Study of solution
equilibria between iron(III) ion and ciprofloxacin in pure nitrate ionic medium and micellar medium,” Polyhedron, vol. 19, no. 9, pp. 1085–
1096, 2000, doi: 10.1016/S0277-5387(00)00357-0.
[52] R. E. Ionescu et al., “Impedimetric immunosensor for the specific label free detection of ciprofloxacin antibiotic,” Biosens. Bioelectron., vol.
23, no. 4, pp. 549–555, 2007, doi: 10.1016/j.bios.2007.07.014.
[53] S. Ravi, K. K. Peh, Y. Darwis, B. Krishna Murthy, and T. Raghu Raj Singh, “Development and validation of an HPLC-UV method for the determination of insulin in rat plasma: Application to pharmacokinetic study,” Chromatographia, vol. 66, no. 9–10, pp. 805–809, 2007, doi:
10.1365/s10337-007-0402-8.
[54] W. V. Caufield and J. T. Stewart, “Determination of zidovudine and levofloxacin in human plasma by reversed phase HPLC and solid phase extraction,” J. Liq. Chromatogr. Relat. Technol., vol. 25, no. 12, pp.
1791–1805, 2002, doi: 10.1081/JLC-120005874.
[55] R. E. Ardrey, Liquid chromatography-mass spectrometry: an introduction, vol. 2. John Wiley & Sons, 2003.
[56] P. T. P. Hoa et al., “Antibiotic contamination and occurrence of
antibiotic-resistant bacteria in aquatic environments of northern Vietnam,” Sci. Total Environ., vol. 409, no. 15, pp. 2894–2901, 2011. [57] J. E. Renew and C.-H. Huang, “Simultaneous determination of
fluoroquinolone, sulfonamide, and trimethoprim antibiotics in wastewater using tandem solid phase extraction and liquid chromatography–electrospray mass spectrometry,” J. Chromatogr. A,
vol. 1042, no. 1–2, pp. 113–121, 2004.
[58] V. Diwan et al., “Antibiotics and antibiotic-resistant bacteria in waters
associated with a hospital in Ujjain, India,” BMC Public Health, vol. 10, no. 1, pp. 1–8, 2010.
[59] N. Dorival‐García, A. Zafra‐Gómez, S. Cantarero, A. Navalón, and J. L. Vílchez, “Simultaneous determination of 13 quinolone antibiotic derivatives in wastewater samples using solid‐phase extraction and ultra performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry,”
Microchem. J., vol. 106, pp. 323–333, 2013.
[60] O. A. Arikan, “Degradation and metabolization of chlortetracycline during the anaerobic digestion of manure from medicated calves,” J. Hazard. Mater., vol. 158, no. 2–3, pp. 485–490, 2008, doi:
10.1016/j.jhazmat.2008.01.096.
[61] M. Mehrjouei, S. Müller, and D. Möller, “Energy consumption of three different advanced oxidation methods for water treatment: A cost- effectiveness study,” J. Clean. Prod., vol. 65, pp. 178–183, 2014, doi:
10.1016/j.jclepro.2013.07.036.
[62] Q. Zhou, Z. Li, C. Shuang, A. Li, M. Zhang, and M. Wang, “Efficient removal of tetracycline by reusable magnetic microspheres with a high surface area,” Chem. Eng. J., vol. 210, pp. 350–356, 2012, doi:
10.1016/j.cej.2012.08.081.
[63] M. Ahmaruzzaman, “Adsorption of phenolic compounds on low-cost adsorbents: A review,” Adv. Colloid Interface Sci., vol. 143, no. 1–2,
pp. 48–67, 2008, doi: 10.1016/j.cis.2008.07.002.
[64] M. Anpo and M. Takeuchi, “The design and development of highly reactive titanium oxide photocatalysts operating under visible light irradiation,” J. Catal., vol. 216, no. 1, pp. 505–516, 2003.
[65] Y. Wang, K. Deng, and L. Zhang, “Visible light photocatalysis of BiOI and its photocatalytic activity enhancement by in situ ionic liquid modification,” J. Phys. Chem. C, vol. 115, no. 29, pp. 14300–14308,
2011, doi: 10.1021/jp2042069.
[66] Y. Li, J. Wang, H. Yao, L. Dang, and Z. Li, “Efficient decomposition of organic compounds and reaction mechanism with BiOI photocatalyst under visible light irradiation,” J. Mol. Catal. A Chem., vol. 334, no. 1– 2, pp. 116–122, 2011, doi: 10.1016/j.molcata.2010.11.005.
[67] J. Li, H. Li, G. Zhan, and L. Zhang, “Solar water splitting and nitrogen fixation with layered bismuth oxyhalides,” Acc. Chem. Res., vol. 50, no. 1, pp. 112–121, 2017, doi: 10.1021/acs.accounts.6b00523.
[68] A. Henríquez, H. D. Mansilla, A. M. Martínez-de la Cruz, J. Freer, and D. Contreras, “Selective oxofunctionalization of cyclohexane over titanium dioxide–based and bismuth oxyhalide (BiOX, X = Cl−, Br−,
I−) photocatalysts by visible light irradiation,” Appl. Catal. B Environ.,
vol. 206, pp. 252–262, 2017, doi: 10.1016/j.apcatb.2017.01.022.
[69] Q. Wang et al., “Ultrathin two-dimensional BiOBrxI1-x solid solution
with rich oxygen vacancies for enhanced visible-light-driven photoactivity in environmental remediation,” Appl. Catal. B Environ.,
vol. 236, no. May, pp. 222–232, 2018, doi:
10.1016/j.apcatb.2018.05.029.
[70] J. Jiang, X. Zhang, P. Sun, and L. Zhang, “ZnO/BiOI heterostructures: Photoinduced charge-transfer property and enhanced visible-light photocatalytic activity,” J. Phys. Chem. C, vol. 115, no. 42, pp. 20555– 20564, 2011, doi: 10.1021/jp205925z.
[71] M. H. Huang and P. H. Lin, “Shape-controlled synthesis of polyhedral nanocrystals and their facet-dependent properties,” Adv. Funct. Mater.,
vol. 22, no. 1, pp. 14–24, 2012, doi: 10.1002/adfm.201101784.
[72] H. Tong, S. Ouyang, Y. Bi, N. Umezawa, M. Oshikiri, and J. Ye, “Nano-photocatalytic materials: Possibilities and challenges,” Adv.
Mater., vol. 24, no. 2, pp. 229–251, 2012, doi:
10.1002/adma.201102752.
[73] R. Burch, S. Chalker, P. Loader, J. M. Thomas, and W. Ueda, “Investigation of ethene selectivity in the methane coupling reaction on chlorine-containing catalysts,” Appl. Catal. A, Gen., vol. 82, no. 1, pp.
77–90, 1992, doi: 10.1016/0926-860X(92)80007-Y.
[74] N. Kijima et al., “Oxidative catalytic cracking of n-butane to lower
alkenes over layered BiOCl catalyst,” Appl. Catal. A Gen., vol. 206, no.