Введение
Известно, что даже небольшие дозы лекарственных препаратов способны оказывать существенное влияние на организм человека. В связи с развитием фармацевтической промышленности в окружающую среду попадает значительное количество препаратов. Питьевая водопроводная вода должна быть очищена от них. Настоящая научно-исследовательская работа направлена на разработку композитного материала для очистки воды от фармпрепаратов.
Адсорбционные методы разделения и очистки веществ в жидкой фазе находят все более широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Среди применяемых адсорбентов важное место принадлежит активному углю, отличающемуся высокими адсорбционными свойствами [1].
Из литературы известно, что присутствие полярных групп на поверхности активного угля приводит к увеличению адсорбционной способности [2].
Ход работы
Готовились растворы фармпрепаратов известной концентрации, туда вводились навески активированного угля, и через неделю мерилась остаточная концентрация. Модифицированный уголь готовился путем обработки немодифицированных растворов:
− 20 % раствор NaI;
− 5 % раствор (NH4)2S2O8;
− 5 % раствор KMnO4.
Материалы и методы анализа
В работе рассмотрены сорбционные свойства активированного угля Indocarb (фракция 35×80) и его модификаций, изготовленных окислением и восстановлением поверхности последнего. В качестве модельных лекарственных препаратов были выбраны болеутоляющее ибупрофен и контрацептив этинилэстрадиол. Измерения концентраций фармпрепаратов проводились в точке максимума поглощения (220 нм) на спектрофотометре СФ-46, контрольное измерение на Хроматомасс-спектрометре QP2010 Shimadzu (Аквафор).
Рис.1. Химические формулы ибупрофена и этинилэстрадиола
Рис.2.
Результаты
Уменьшение оптической плотности в точке максимума поглощения (220 нм) после адсорбции на угле свидетельствует о снижении количества ибупрофена в растворе (Сисх = 1 г/л). Одновременно видно, что спектральные изменения однозначно не вызваны изменением растворителя, так как в этом случае произошел бы сдвиг точки максимума поглощения. Следовательно, немодифицированный уголь способен сорбировать его из водного раствора и практически в два раза снижать его концентрацию. Сорбционная емкость образцов составила по ибупрофену 100 мг/г.
Таблица 1
|
Активированный уголь |
Сисх (мкг/л) |
Скон (мкг/л) |
Константа связывания |
|
Немодифицированный уголь (лит.данные) |
|
|
1,2*103 |
|
Восстановленный уголь (NaI) |
2100
|
0,12
|
1,75*104
|
|
Окисленный уголь ((NH4)2S2O8) |
2100
|
0,05
|
4,2*105
|
|
Окисленный уголь (KMnO4) |
2100
|
<0,01
|
Не опр. |
Рис.3.
Исходя из данных, приведенных в таблице, сорбционные емкости образцов составили не менее 21 мг/г по этинилэстрадиолу во всех случаях, а их константы связывания достаточно велики. Важно отметить, что константу связывания для активированного угля, окисленного KMnO4, не удалось определить с помощью хроматомасс-спектрометрометрии, так как остаточная концентрация этинилэстрадиола в растворе меньше предела обнаружения прибора.
Выводы
- Любая модификация увеличивает сродство активированного угля к этинилэстрадиолу;
- Наибольшая эффективность сорбции наблюдалась у
активированного угля, обработанного в KMnO4.
В настоящее время содержание остатков лекарственных средств в воде является одной из глобальных экологических проблем. Полученные в ходе этой работы данные будут использованы для создания фильтра для удаления фармпрепаратов из воды.
Литература:
- Колышкин Д. А., Михайлова К. К. Активные угли. Свойства и методы испытаний, справочник. Изд-во: Химия, Л. (1972), 56 с.
- Комаров В. С. Адсорбенты: получение, структура, свойства. Минск: «Беларусская навука» (2009), 257 с.
