ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КЕРАМИЧЕСКИХ МЕМБРАН ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

В данном исследовании проведена оценка эффективности коммерческих керамических мембран (TAMI, Sterilitech, USA) удалять лекарственные вещества из воды. Изучение эффективности проводилось методом фильтрации модельных растворов на основе ультрачистой воды с добавлением сульфаметоксазола и аспирина в концентрации 3 мг/л в течение 3 часов. Данные вещества являются микрозагрязнителями и широко применяются как во всем мире, так и в Казахстане. Анализ остаточных количеств лекарственных веществ в растворе определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) до и после окончания эксперимента. Кроме этого, было изучено изменение скорости потока раствора, проходящего через мембрану. Результаты показали 100% удаление аспирина. Однако в отношении сульфаметоксазола выявлено неполное удаление лекарственного вещества (а именно 99,48%). Зафиксировано снижение потока раствора через мембрану с течением времени. Для сульфаметоксазола снижение скорости потока составило с 37 л/м²-ч до 19 л/м²-ч, т.е. почти в два раза. Для аспирина наблюдалось снижение потока с 53 л/м²-ч до 30 л/м²-ч. Это свидетельствует о том, что даже при снижении скорости потока при фильтрации модельного раствора мембрана сохраняет высокую эффективность удалять лекарственные вещества. В целом, полученные результаты свидетельствуют о том, что керамические мембраны имеют потенциал для очистки воды от лекарственных загрязнений.

1. Gu Q. et al. Developing better ceramic membranes for water and wastewater Treatment: Where microstructure integrates with chemistry and functionalities // Chem. Eng. J. – 2022. – Vol. 428. – P. 130456.

2. Cai Y. et al. A self-cleaning heterostructured membrane for efficient oil-in-water emulsion separation with stable flux // Adv. Mater. – 2020. – Vol. 32. – P. 2001265.

3. Wu P. et al. Towards sustainable saline agriculture: interfacial solar evaporation for simultaneous seawater desalination and saline soil remediation // Water Res. – 2022. Vol. 212. – P. 118099.

4. Tong D., Song B. A high-efficient and ultra-strong interfacial solar evaporator based on carbon-fiber fabric for seawater and wastewater purification // Desalination. – 2022. – Vol. 527. – P. 115586.

5. Seshasayee M. S. et al. Preparation of nanoclay embedded polymeric membranes for the filtration of natural organic matter (NOM) in a circular crossflow filtration system // J. Water Process. Eng. – 2020. – Vol. 37. – P. 101408.

6. Daughton, C. G., Ruhoy, I. S. Environmental footprint of pharmaceuticals: The significance of factors beyond direct excretion to sewers // Environ. Toxicol. Chem. – 2009. –Vol. 28. – No. 12. – P. 2495– 2521.

7. Aus der Beek T. et al. Pharmaceuticals in the environment – Global occurrences and perspectives // Environ. Toxicol. Chem. – 2016. – Vol. 35. – No. 4. – P. 823–835.

8. Patel, M. et al. Pharmaceuticals of Emerging Concern in Aquatic Systems: Chemistry, Occurrence, Effects, and Removal Methods // Chem. Rev. – 2019. – Vol. 119. – No. 6. – P. 3510–3673.

9. Sándor Z. J. et al. Potential effects of pharmaceuticals and their residues in aquatic environment // Stud. Univ. Vasile Goldis Arad, Ser. Stiint. Vietii. – 2012. – Vol. 22. – P. 247–255.

10. Praveena, S. M. et al. Pharmaceuticals residues in selected tropical surface water bodies from Selangor (Malaysia): Occurrence and potential risk assessments // Sci. Total Environ. – 2018. – Vol. 642. – P. 230–240.

11. Ashton D., Hilton M., Thomas K. V. Investigating the environmental transport of human pharmaceuticals to streams in the United Kingdom // Sci. Total Environ. – 2004. – Vol. 333. – No. 1. – P. 167–184.

12. Cleuvers M. Aquatic ecotoxicity of pharmaceuticals including the assessment of combination effects // Toxicol. Lett. – 2003. – Vol. 142. – No. 3. – P. 185– 194.

13. Brausch J. M. et al. Human Pharmaceuticals in the Aquatic Environment: A Review of Recent Toxicological Studies and Considerations for Toxicity Testing // Reviews of Environmental Contamination and Toxicology. – 2012. – Vol. 218 – P. 1–99).

14. Bizi M. Sulfamethoxazole Removal from Drinking Water by Activated Carbon: Kinetics and Diffusion Process // Мolecules. – 2020. – Vol. 25. – No. 20. – P. 4656.

15. Liu S. et al. Removal of sulfamethoxazole in water by electro-enhanced Co2+/peroxydisulfate system with activated carbon fiber-cathode // Chemosphere. – 2020. – Vol. 245. – P. 125644.

16. Boushara R. S. et al. Removal of aspirin from aqueous solution using phosphoric acid modified coffee waste adsorbent // Materials Today: Proceedings. – 2022. – Vol. 65. – P. 2960–2969.

17. Van Der Horst H. C. Microfiltration in whey processing // Proc. 1st Intl. Conf. Inorganic Membranes. – 1990. – P. 3–6.

18. Френкель В. С. Мембранные технологии: прошлое, настоящее и будущее (на примере Северной Америки) // Водоснабжение и санитарная техника. – 2010. – № 8. – С. 48–54.

19. Waeger F., Delhaye T., Fuchs W. The use of ceramic microfiltration and ultrafiltration membranes for particle removal from anaerobic digester effluents // Separation and Purification Technology. – 2010. – Vol. 73. – No. 2. – P. 271–278. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2010.04.013

20. Wnuk R., Stroh N. Chmiel H. Inorganic membranes in the food and biotechnology industries; A study on fouling inorganic membranes // Proceeding of the First International Conference on Inorganic Membranes (ICIM), Montpellier (France), July. – 1989. – P. 619–639.

21. Pouet M. F., Persin F., Rumeau M. Etude du couplage electrocoagulation-flottation pour limiter le colmatage des membranes en traitement des eaux // Key Engineering Materials. – 1992. – Vol. 61. – P. 237–242.

22. Bauer J. M. et al. New developments and applications of carbon membranes // Key Engineering Materials. – 1992. – Vol. 61. – P. 207–212.

23. Pouet M. F. et al. Etude de pretraitements avant ultra ou microfiltration tangentielle / /Key Engineering Materials. – 1992. – Vol. 61. – P. 549–552.

24. G. Moncorgé, G. Pascal. Neueste Entwicklung an Kohlefaser-Kohlenstoff Mikrofil-trationsmembranen und deren Anwendung // Filtrieren Separieren. – 1992. – Vol. 6. – P. 156–160.

25. Moulin C., Bourbigot M. M., Faivre M. Interest of the ozone/coagulant combination for the potabilization of surface waters by crossflow microfiltration on mineral membranes // Key Engineering Materials. – 1992. – Vol. 61. – P. 229–236.

26. Rhone P., Der E. von K. Membranen in der Wasserund Abwasserbehandlung // Filtrieren Separieren. – 1993. – Vol. 7. – P. 267–268.

27. Bonneau D., Brinkmann G. E., Guibaud J. Nouveaux produits et développements dans la gamme Membralox // Key Engineering Materials. – 1992. – Vol. 61. – P. 313–318.

28. Hoogland M. R., Fane A. G., Fell C. J. D. The effect of pH on the crossflow filtration of mineral slurries using ceramic membranes // Trans. Tech. Publications, Montpellier. – 1990.

29. Bauer J. M. et al. New developments and applications of carbon membranes // Key Engineering Materials. – 1992. – Vol. 61. – P. 207–212.

30. Merin U., Daufin G. Separation processes using inorganic membranes in the food industry // Proceeding of the First International Conference on Inorganic Membranes (ICIM), Montpellier (France), July. – 1989. – Vol. 3. – No. 6. – С. 271–281.

31. Pharmaceutical industry of the Republic of Kazakhstan: volumes, needs and security. 2021. [Electronic resource]. – P. 1.

32. N.N. Cherednichenko. Results of the pharmaceutical market for state medicines for 2020 [Electronic resource]. – URL: https://pharmnewskz.com/ru/analytic/itogi-farmacevticheskogo-rynka-gls-za2020-god_17876/ // Kazakhstan pharmaceutical bulletin. – No. 4 (603). – P. 1.

33. The Ministry of Health has expanded the list of medicines sold without a prescription. 2019 [Electronic resource]. – URL: https://informburo.kz/novosti/minzdrav-rasshiril-perechen-lekarstvprodavaemyh-bez-recepta.html/ P. 1.