Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы

Исследованы закономерности адсорбции стрептоцида, норсульфазола, левамизола и прокаина на активных углях КАУ и Filtrasorb F400. В интервале концентраций 0,1–1 моль/дм³ ряды адсорбционного сродства исследуемых веществ на обоих углях совпадают. Значения адсорбции уменьшаются в следующей последовательн...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
Hauptverfasser:	Корж, Е.А., Смолин, С.К., Клименко, Н.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України 2016
Schriftenreihe:	Химия и технология воды
Schlagworte:	Физическая химия процессов обработки воды
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160771
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы / Е.А. Корж, С.К. Смолин, Н.А. Клименко // Химия и технология воды. — 2016. — Т. 38, № 2. — С. 150-160. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-160771
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1607712019-11-20T01:25:42Z Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы Корж, Е.А. Смолин, С.К. Клименко, Н.А. Физическая химия процессов обработки воды Исследованы закономерности адсорбции стрептоцида, норсульфазола, левамизола и прокаина на активных углях КАУ и Filtrasorb F400. В интервале концентраций 0,1–1 моль/дм³ ряды адсорбционного сродства исследуемых веществ на обоих углях совпадают. Значения адсорбции уменьшаются в следующей последовательности: стрептоцид > норсульфазол > прокаин > левамизол. Показано, что для извлечения из воды смеси фармацевтических препаратов с различающимися физико-химическими свойствами целесообразно сочетание преимущественно микропористых углеродных сорбентов с разной химией поверхности. Досліджено закономірності адсорбції стрептоциду, норсульфазолу, левамізолу та прокаїну на активних вугіллях КАУ та Filtrasorb F400. В області концентрацій 0,1 – 1 моль/дм³ ряди адсорбційної спорідненості досліджуваних речовин на обох різновидах вугілля співпадають. Значення адсорбції зменшуються в такій послідовності: стрептоцид > норсульфазол > прокаїн > левамізол. Показана доцільність поєднання переважно мікропористих вуглецевих сорбентів з різною хімією поверхні для вилучення з води суміші фармацевтичних препаратів, що розрізняються фізико-хімічними властивостями. The regularity of adsorption of sulfanilamide, sulfathiazole, levamisole and procaine on active carbons KAU and Filtrasorb F400 were researched. In the scale of concentrations 0,1 – 1,0 mol/dm³ ranks of adsorption affinity of substances on both carbons are the same. Adsorption value decrease in the series sulfanilamide > sulfathiazole > procaine > levamisole. The expediency of combining predominantly microporous carbon adsorbents with different surface chemistry to remove from water a mixture of pharmaceuticals with various physicochemical properties was shown. 2016 Article Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы / Е.А. Корж, С.К. Смолин, Н.А. Клименко // Химия и технология воды. — 2016. — Т. 38, № 2. — С. 150-160. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0204-3556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160771 541.183+628.394 ru Химия и технология воды Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Физическая химия процессов обработки воды Физическая химия процессов обработки воды
spellingShingle	Физическая химия процессов обработки воды Физическая химия процессов обработки воды Корж, Е.А. Смолин, С.К. Клименко, Н.А. Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы Химия и технология воды
description	Исследованы закономерности адсорбции стрептоцида, норсульфазола, левамизола и прокаина на активных углях КАУ и Filtrasorb F400. В интервале концентраций 0,1–1 моль/дм³ ряды адсорбционного сродства исследуемых веществ на обоих углях совпадают. Значения адсорбции уменьшаются в следующей последовательности: стрептоцид > норсульфазол > прокаин > левамизол. Показано, что для извлечения из воды смеси фармацевтических препаратов с различающимися физико-химическими свойствами целесообразно сочетание преимущественно микропористых углеродных сорбентов с разной химией поверхности.
format	Article
author	Корж, Е.А. Смолин, С.К. Клименко, Н.А.
author_facet	Корж, Е.А. Смолин, С.К. Клименко, Н.А.
author_sort	Корж, Е.А.
title	Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы
title_short	Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы
title_full	Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы
title_fullStr	Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы
title_full_unstemmed	Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы
title_sort	влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы
publisher	Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Физическая химия процессов обработки воды
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160771
citation_txt	Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы / Е.А. Корж, С.К. Смолин, Н.А. Клименко // Химия и технология воды. — 2016. — Т. 38, № 2. — С. 150-160. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
series	Химия и технология воды
work_keys_str_mv	AT koržea vliânieharakteristikaktivnyhuglejnaéffektivnostʹizvlečeniâizvodyfarmacevtičeskihpreparatovrazličnojhimičeskojprirody AT smolinsk vliânieharakteristikaktivnyhuglejnaéffektivnostʹizvlečeniâizvodyfarmacevtičeskihpreparatovrazličnojhimičeskojprirody AT klimenkona vliânieharakteristikaktivnyhuglejnaéffektivnostʹizvlečeniâizvodyfarmacevtičeskihpreparatovrazličnojhimičeskojprirody
first_indexed	2025-07-14T13:24:24Z
last_indexed	2025-07-14T13:24:24Z
_version_	1837628879217360896
fulltext	ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2150 © Е.А. Корж, С.К. Смолин, Н.А. Клименко, 2016 УДК541.183+628.394 Е.А. Корж, С.К. Смолин, Н.А. Клименко ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВНЫХ УГЛЕЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ ВОДЫ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ РАЗЛИЧНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского НАН Украины, г. Киев adsl14@rambler.ru Исследованы закономерности адсорбции стрептоцида, норсульфазола, лева- мизола и прокаина на активных углях КАУ и Filtrasorb F400. В интервале концентраций 0,1–1 моль/дм3 ряды адсорбционного сродства исследуемых ве- ществ на обоих углях совпадают. Значения адсорбции уменьшаются в следую- щей последовательности: стрептоцид > норсульфазол > прокаин > левамизол. Показано, что для извлечения из воды смеси фармацевтических препаратов с различающимися физико-химическими свойствами целесообразно сочетание преимущественно микропористых углеродных сорбентов с разной химией по- верхности. Ключевые слова: активные угли, адсорбция, водные растворы, сточные воды, фармацевтические препараты. Введение. Вещества, получаемые на фармацевтических производ- ствах, их прекурсоры и метаболиты попадают с неочищенными сточ- ными водами на станции водоочистки [1].Применяемые на городских очистных сооружениях методы очистки недостаточно эффективны, чтобы удалять их из сточных вод [2, 3]. По данным [4], в уже прошед- ших обработку на городских очистных сооружениях сточных водах выявлено порядка 170 различных лекарственных препаратов. Таким образом, водные организмы постоянно подвергаются ком- плексному воздействию смеси фармацевтических препаратов (ФП), присутствующих в очень низких концентрациях (от мкг/дм3 до нг/дм3). Действующие вещества ФП характеризуются острой и хронической токсичностью для гидробионтов и представляют собой потенциаль- ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2 151 ную опасность для здоровья человека. Также следствием попадания лекарственных препаратов и их метаболитов в воду является форми- рование генетической резистентности к ФП у микроорганизмов, кото- рые присутствуют на очистных сооружениях и в питьевой воде [5, 6]. Глубокое селективное удаление ФП из воды может быть достигнуто применением адсорбционных методов. Целевые химические вещества большей части лекарственных препаратов характеризуются относи- тельно широким разбросом молекулярных масс, что обусловливает актуальность оценки возможности применения активных углей (АУ) с различной пористой структурой и химией поверхности для сорбцион- ного удаления ФП из воды. Применение микропористых АУ для очистки воды от антибиоти- ков, противовоспалительных препаратов и анальгетиков, антиконвуль- сивных средств и транквилизаторов, которые наиболее активно потре- бляются населением, исследовано в работах [7 – 9]. В частности, была изучена равновесная адсорбция напроксена, карбамазепина, прими- дона, ибупрофена и диклофенака на АУ Calgon Filtrasorb 300 (F300) и 400 (F400), сорбенте на основе скорлупы кокосового ореха PICA CTIF TE. В то же время недостаточно изучено применение адсорбционных методов в очистке вод, содержащих такие распространенные препа- раты, как стрептоцид, норсульфазол, левамизол и новокаин. Цель данной работы – определение эффективности удаления дей- ствующих веществ ФП активными углями из водной фазы в равно- весных условиях. В задачи исследования входило изучение равновесия адсорбции в зависимости емкости сорбентов по ФП от химии поверх- ности АУ и физико-химических характеристик ФП, расчет энергии адсорбции ∆G. Методика эксперимента. В качестве объектов исследования были выбраны следующие препараты: стрептоцид, норсульфазол, левами- зол и новокаин (действующее вещество – прокаин). Основными кри- териями выбора последних являлись массовость их производства и применение в медицинской и ветеринарной практике. Сульфаниламидные препараты (стрептоцид и норсульфазол) обла- дают бактериостатическим действием; прокаин как эфирный анесте- тик применяется для местной анестезии; левамизол, содержащий ими- дазотиазольный фрагмент, обладает широким спектром действия. В водных растворах с рН от 4 до 9 молекулы стрептоцида ионизиро- ваны в незначительной степени, поэтому его растворимость практически ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2152 не зависит от рН. Растворимость норсульфазола, прокаина и левамизола сильно зависит от рН среды за счет способности молекул веществ к иони- зации. Норсульфазол в кислой и нейтральной средах малорастворим, а в щелочной среде его растворимость заметно увеличивается. Левамизол и прокаин в щелочной среде практически нерастворимы, а в нейтральной и, особенно, кислой средах их растворимость значительно повышается. В качестве сорбентов для очистки от действующих веществ иссле- дуемых ФП были выбраны активный уголь Calgon Filtrasorb F400, широко применяемый в водоочистке, а также разработанный в Инсти- туте сорбции и проблем эндоэкологии НАН Украины [10] косточко- вый активный уголь (КАУ), хорошо зарекомендовавший себя при удалении хлор- и нитропроизводных фенолов [11] и ПАВ [12]. Харак- теристика пористой структуры сорбентов была получена с использо- ванием анализа изотерм адсорбции азота из газовой фазы при 77 К и п-хлоранилина из водной фазы при 290 К (табл. 1). Для расчета структурно-сорбционных параметров использовали t-метод [13]. В качестве непористого сорбента для сравнения исполь- зовали тонкодисперсную непористую сажу с удельной поверхностью S cажи = 122,6 м2/г. Объем микропор и определяемый им общий адсорбционный объем АУ больше при адсорбции из газовой фазы. Молекулы эталон- ного адсорбата – азота имеют меньшие ван-дер-ваальсовские размеры в сравнении с молекулами п-хлоранилина, поэтому минимальный размер доступных для их адсорбции пор будет меньше. Взаимное при- тяжение молекул растворителя и адсорбата, действующее против сил адсорбции, является более существенным, чем притяжение молекул адсорбата между собой, что приводит к мономолекулярному заполне- нию адсорбционного слоя. Также при адсорбции из водного раствора максимальный размер пор, имеющих объемный механизм заполне- ния, будет меньше, чем из газовой фазы, так как в этом случае запол- нению с повышенной энергией избирательной адсорбции подлежат поры, имеющие размеры не более двух диаметров молекулы адсорбата. Структурно-сорбционные характеристики, полученные по адсорбции из водной фазы, наиболее полно отражают реальные свойства сорбента для дальнейшего использования в водоочистке [14]. Кроме пористой структуры, на процессы адсорбции влияет химия поверхности сорбентов (табл. 2). Катионную и анионную статические обменные емкости (КСОЕ и АСОЕ) определяли методом Боэма [15]. ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2 153 Таблица 1. Структурно-сорбционные характеристики активных углей Сорбент Адсорбат V А , см3/г V ми , см3/г S, м2/г x ми , нм КАУ Азот 0,58 0,39 1073 0,42 п-Хлоранилин 0,32 0,17 865 0,70 F400 Азот [14] 0,66 0,42 1081 0,45 п-Хлоранилин 0,36 0,18 973 0,57 Примечание. V A – общий объем пор; S – удельная поверхность сорбента; V ми и x ми – объем и средняя полуширина микропор. Таблица 2. Распределение поверхностных функциональных групп активных углей Сорбент КСОЕ, мг-экв/г АСОЕ СОЕобщ 1 2 3 4 мг-экв/г F400 0,00 0,18 0,07 0,25 0,55 0,80 КАУ 0,05 0,25 0,00 0,30 0,40 0,70 Примечание. 1 – фенольная, 2 – слабокислотная, 3 – сильнокислотная, 4 – общая катионная обменная емкости. Установлено, что оба сорбента обладают невысоким содержанием поверхностных групп. Характерным для обоих углей является пре- обладание анионообменных группировок, тогда как большую часть катионообменных групп составляют слабокислотные. Точку нулевого заряда (ТНЗ) устанавливали методом равновесной рН-метрии [16]. Для F400 величина поверхностного заряда составила pH тнз = 7,50, для КАУ – pH тнз = 6,38. При исследованиях использовали растворы стрептоцида, норсуль- фазола натрия, прокаингидрохлорида и левамизолгидрохлорида в концентрации 500 мг/дм3, приготовленные из фармацевтических суб- станций соответствующих препаратов чистотой не ниже "х.ч." Для получения изотерм адсорбции ФП на активных углях исполь- зовали стандартную методику для изучения адсорбции бинарных сме- сей [17]. К постоянной навеске (0,1 г) предварительно подготовленного порошкообразного угля фракции 0,05–0,1 мм в коническую колбу объе- мом 0,3 дм3 добавляли раствор исследуемого ФП. Активный уголь подго- тавливали измельчением и отсеиванием нужной фракции. Колбы поме- щали в аппарат для встряхивания с частотой вращения v = 150 об/мин. ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2154 Предварительно определяли время наступления адсорбционного равновесия, которое для ФП на порошкообразных АУ составило 8 ч. Для получения изотерм процесс адсорбции проводили в течение 24 ч. Концентрации веществ определяли на спектрофотометре UV 2450 по максимумам поглощения в ультрафиолетовой области: стрептоцид и норсульфазол – 258, прокаин – 289, левамизол – 212 нм. Изотермы снимали при 17 ± 2°С. Величину адсорбции рассчитывали по формуле [13] 0 p i C C a V m − = , (1) где a i – величина адсорбции в i-той точке, мг/г; С 0 и С р – начальная и равновесная концентрации вещества в растворе, мг/дм3; m – масса навески угля, г; V – объем раствора, дм3. При снятии изотерм проводили контроль рН в пробах до и после адсорбции. Значения рН, измеренные после наступления адсорбци- онного равновесия, в случае стрептоцида и норсульфазола колебались преимущественно в слабощелочной области (6,85÷8,28), а для равно- весных растворов левамизола и прокаина характерна кислая реакция (4,55 ÷ 6,05), что обусловлено особенностями природы их лекарствен- ных форм. С целью уменьшения влияния рН растворов на изотермические закономерности адсорбции веществ проводили пересчет равновесной концентрации с учетом коэффициента активности растворов ФП – слабых электролитов на концентрацию неионизированных молекул (С ни ) [18]. Результаты и их обсуждение. На основании полученных данных были установлены существенные различия в адсорбции исследуемых ФП активными углями F400 и КАУ (рисунок). Из расположения изотерм на рисунке видно, что в области средних концентраций (0,1 – 1,0 ммоль/дм3) на обоих углях значения адсорб- ции ФП уменьшаются в ряду стрептоцид >норсульфазол > прокаин > левамизол. Исследования изотермической адсорбции ФП в статических усло- виях в целом показали обратную зависимость между растворимостью вещества и эффективностью его извлечения из раствора для области средних концентраций. Так, в диапазоне значений рН равновесных ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2 155 растворов стрептоцид обладает одним из наименьших значений рас- творимости вместе с норсульфазолом, и характеризуется наибольшими значениями адсорбции на обоих углях. а 0 0,6 1,8 1 1,50,5 0,5 б 0 1,8 1 1,5 a, ммоль/г Сни, ммоль/дм3 a, ммоль/г 1 1 � 2 � 2 3 3 � 4 � 4 Изотермы адсорбции на F400 (а) и КАУ (б): 1,1' – стрептоцида, 2,2' – нор- сульфазола, 3,3'– прокаина, 4,4' – левамизола. Основное влияние на эффективность адсорбции органических веществ из водной фазы оказывает объем доступной пористости сор- бента. Этот параметр зависит от размеров и пространственной кон- фигурации молекул адсорбата; а также пористой структуры сорбента. Рассчитанный минимальный радиус проекции молекулы на пло- скость составляет 0,357 нм у стрептоцида и 0,456 нм у норсульфазола. Это свидетельствует, что даже поры минимального радиуса (см. табл. 1) доступны для объемного заполнения молекулами изучаемых веществ. Ведь средний радиус пор исследуемых АУ, по данным адсорбции из водной фазы, приходится на 0,57 – 0,7 нм. Также не менее важной харак- теристикой является и площадь проекции молекулы на плоскость при указанном радиусе молекулы, так называемая посадочная площадка. Для стрептоцида эта величина составляет 0,507 нм2, что незначительно больше посадочной площадки молекулы п-хлоранилина (0,49 нм2). Следовательно, для адсорбции стрептоцида доступно больше микро- пор, чем для норсульфазола (0,655 нм2), что и находит отражение в закономерностях их адсорбции (см. рисунок). Следует отметить, что растворимость прокаина более высокая, чем у левамизола. Однако вследствие особенностей пространственной конфигурации последнего – бензольный и имидазотиазольный циклы расположены в практически перпендикулярных плоскостях – умень- ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2156 шается вероятность плотного расположения молекулы на углеродной поверхности, а потому снижается энергия ее избирательной адсорб- ции. Очевидно, более простая конфигурация молекулы прокаина позволяет избегать подобных стерических затруднений при адсорбции в порах АУ. Большая посадочная площадка прокаина (0,749 нм2 про- тив 0,611 нм2) указывает на большее адсорбционное взаимодействие с углеродной поверхностью, что и дает преимущества в эффективности его извлечения перед левамизолом. Величины адсорбции ФП в области средних равновесных кон- центраций на F400 оказались в целом на 5–20% выше, чем на угле КАУ. В частности, для стрептоцида при равновесной концентрации 0,1 моль/дм3 значения адсорбции на F400 на 13% выше (см. рисунок). Очевидно, это связано с объемом доступных микропор, присутству- ющих в сорбенте. Данные о структуре АУ (см. табл. 1) указывают на небольшое преимущество F400 в объеме микропор и общем адсорб- ционном объеме над КАУ. Наибольшее практическое значение представляют величины равновесной адсорбции в области очень низких концентраций (0 – 100 мкг/дм3). Однако их определение сопряжено с аналитическими затруднениями – необходимостью использования сверхчувствитель- ных методов и концентрирования веществ, что увеличивает аналити- ческую погрешность получаемого результата. Необходимым в данном случае является прогноз значений адсорбции в области низких кон- центраций с использованием различных адсорбционных моделей. Прогноз значений адсорбции ФП на АУ, рассчитанных с исполь- зованием модели Фрейндлиха [8], показал существенное отличие в закономерностях адсорбции для области равновесных концентраций 1 – 100 мкг/дм3 в сравнении с областью средних концентраций. Так, при остаточной концентрации в растворе 10 мкг/дм3 адсорбция ФП на КАУ убывает в ряду прокаин (38 мг/г) > стрептоцид (31 мг/г) > норсуль- фазол (28 мг/г) > левамизол (13 мг/г); на F400 – норсульфазол (40 мг/г) > прокаин (31 мг/г) > левамизол (26 мг/г) > стрептоцид (23 мг/г). В области микрограммовых равновесных концентраций эффек- тивность адсорбции стрептоцида и прокаина на КАУ превышает таковую на F400. Известно, что в области низких концентраций веду- щую роль в процессе адсорбции может играть химия поверхности сорбента, вследствие того, что в первую очередь будут заполняться молекулами адсорбата центры на поверхности с более высокой энер- ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2 157 гией адсорбции. Роль поверхностных групп в значительной степени будет зависеть от состояния структурных единиц адсорбируемого вещества и величины рН раствора системы. В диапазоне рН равновесных растворов изотерм стрептоцида и норсульфазола на АУ (6,85 – 8,28) поверхность КАУ будет иметь пре- имущественно отрицательный заряд, а поверхность F400 – положи- тельный, так как точка нулевого заряда КАУ находится в слабокислой области, а F400 – в слабощелочной. Стрептоцид в этой области рН практически недиссоциирован, и, очевидно, может вступать во взаимодействия с карбоксильными поверхностными группами угля за счет образования водородной связи с аминогруппами. Поверхность КАУ по сравнению с F400 содержит больше карбоксильных групп, что могло привести к большей вели- чине адсорбции молекул стрептоцида. Молекулы норсульфазола натрия в сильно разбавленном водном растворе частично диссоциируют, приобретая отрицательный заряд. Анион норсульфазола получает возможность взаимодействия с поло- жительно заряженными центрами на поверхности АУ. F400 имеет больше анионообменных групп по сравнению с КАУ и в целом харак- теризуется слабоположительным зарядом поверхности, что и предо- пределяет его более эффективную адсорбцию на F400. Молекула прокаина содержит анилиновый фрагмент, и поэтому его адсорбцию на АУ увеличивают кислотные поверхностные центры [17], которых на КАУ больше, чем на F400. Молекулы левамизола обладают отрицательным зарядом, локали- зованным на третичном атоме азота имидазотиазольного цикла. Оче- видно, что именно за счет этого заметно возрастает адсорбция на поло- жительно заряженной поверхности F400. Таким образом, результаты выполненных исследований показали, что оба АУ проявляют выраженное адсорбционное сродство по отно- шению к ФП; КАУ на 28% эффективнее извлекает из воды стрептоцид и на 22% прокаин, тогда как F400 обладает на 45% большей адсорбци- онной емкостью по отношению к норсульфазолу и, соответственно, на 117% – к левамизолу. На основании полученных экспериментальных изотерм адсорбции было рассчитано уменьшение энергии адсорбции Гиббса [19] исследуе- мых веществ на АУ (см. табл. 3). Разброс диапазона значений уменьшения потенциала адсорбции ФП на исследуемых углях не превышает 10%. ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2158 Таблица 3. Изобарно-изотермические потенциалы адсорбции веществ на ак- тивных углях КАУ, F400 и непористой саже Сорбент Стрептоцид Норсульфазол Прокаин Левамизол кДж/моль КАУ 35,5 34,9 37,5 33,0 F400 33,7 35,5 35,4 34,2 Сажа 21,0 19,9 19,1 17,2 Энергия Гиббса адсорбции этих веществ на АУ достаточно высо- кая, что позволяет судить о значительном энергетическом преимуще- стве микропористых АУ и перспективности использования углей КАУ и F400 для очистки от исследуемых загрязняющих веществ. В дальнейшем предполагается изучение кинетики адсорбции исследованных лекарственных препаратов на АУ, а также адсорбции в динамических условиях. Выводы. Установлено, что преимущественно микропористые сор- бенты КАУ и F400 обладают высокой выраженной сорбционной спо- собностью по отношению к ФП, эффективность адсорбции которых в области равновесных концентраций 0,1 – 1,0 ммоль/дм3 уменьшается в ряду стрептоцид > норсульфазол > прокаин > левамизол. Величины адсорбции ФП в области низких равновесных концен- траций (близких к нулю) в значительной степени определяются при- родой, количеством и состоянием поверхностных групп АУ и струк- турных единиц ФП. Для эффективного извлечения из воды смеси ФП с различными физико-химическими свойствами целесообразно создавать смешан- ные фильтры на основе преимущественно микропористых сорбентов с разной химией поверхности. Резюме. Досліджено закономірності адсорбції стрептоциду, нор- сульфазолу, левамізолу та прокаїну на активних вугіллях КАУ та Filtrasorb F400. В області концентрацій 0,1 – 1 моль/дм3 ряди адсорбцій- ної спорідненості досліджуваних речовин на обох різновидах вугілля співпадають. Значення адсорбції зменшуються в такій послідовності: стрептоцид > норсульфазол > прокаїн > левамізол. Показана доціль- ність поєднання переважно мікропористих вуглецевих сорбентів з ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2 159 різною хімією поверхні для вилучення з води суміші фармацевтичних препаратів, що розрізняються фізико-хімічними властивостями. E.O. Korzh, S.K. Smolin, N.A. Klymenko ACTIVE CARBONS CHARACTERISTICS IMPACT ON THE REMOVING EFFICIENCY FROM WATER OF PHARMACEUTICALS WITH VARIOUS CHEMICAL NATURE Summary The regularity of adsorption of sulfanilamide, sulfathiazole, levamisole and procaine on active carbons KAU and Filtrasorb F400 were researched. In the scale of concentrations 0,1 – 1,0 mol/dm3 ranks of adsorption affinity of substances on both carbons are the same. Adsorption value decrease in the series sulfanilamide > sulfathiazole > procaine > levamisole. The expediency of combining predominantly microporous carbon adsorbents with different surface chemistry to remove from water a mixture of pharmaceuticals with various physicochemical properties was shown. Список использованной литературы [1] Nilsen E.B., Rosenbauer R.R., Furlong E.T., Burkhardt M.R., Werner S.L., Greaser L., Noriega M. // National Ground Water Assoc. – 2007. – 15. – P. 4483. [2] Bartelt-Hunt S.L., Snow D.D., Damon T., Shockley J., Hoagland K. // Environ. Pollut. – 2009. – 157. – P. 786–791. [3] Ternes T.A., Bonerz M., Herrmann N., Teiser B. // Chemosphere. – 2007. – 66. – P. 894–904. [4] Touraud E., Roig B., Sumpter J.P., Coetsier C. // Int. J. Hygiene and Environ. Health. – 2011. – 214. – P. 437–441. [5] Schrics M., Heringa V.B., Van der Kooi M.M.E. et al. // Water Res. – 2010. – 44. – P. 461–476. [6] Touraud E., Roig B., Sumpter J.P., Coetsier C.// Int. J. Hygiene and Environ. Health. – 2011. – 214. – P. 437–441. [7] Daughton C.G. // Environ. Health Perspect. – 2003. – 111. – P. 757–774. [8] Yu Z., Peldsuz S., Huck P.M. // Environ. Sci. and Technol. – 2009. – 43. – P. 1467–1473. ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2016, т.38, №2160 [9] Dickenson E.R.V., Drewes J.E. // Water Sci. and Technol. – 2010. – 62, N 10. – P. 2270–2276. [10] Углеродный гемосорбент КАУ // Реклам. просп. Ин-та сорбции и про- блем эндоэкологии АН Украины, 1992. [11] Забнева О.В., Смолин С.К., Швиденко О.Г., Клименко Н.А. // J. Water Chem. and Technol. – 2014. – 36, № 2. – C. 177–186. [12] Nevynnaya L.V., Klymenko N.A., Sinelnikova A.V. // Материалы конф. "Ecological Chemistry" (Chisinau, May 20–21, 2005). – Chisinau: Tipografia Acad. Stiintedin. – P. 115–116. [13] Когановский А.М., Левченко Т.М., Кириченко В.А. Адсорбция растворен- ных веществ. – К.: Наук. думка, 1977. – 223 с. [14] Kose S., Zhang S., Bekaroglu S.S.B., Karanfil T. // The Annual World Conf. on Carbon (Clemson, USA, July 11–16, 2010). – Clemson, 2010. – P. 153–154. [15] Boehm H.P. // Carbon. – 2002. – 40, N 2. – P. 145–149. [16] Khan M.N., Sarwar A. // Surf. Rev. Lett. – 2007. – 14, N 3. – P. 461–469. [17] Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материа- лов. – Новосибирск: Наука, Сиб. предприятие РАН, 1999. – 470 с. [18] Когановский А.М., Клименко Н.А., Левченко Т.М., Рода И.Г. Адсорбция ор- ганических веществ из воды. – К.: Химия, 1990. – 256 с. [19] Когановский А.М., Левченко Т.М., Рода И.Г., Марутовский Р.М. Адсорбцион- ная технология очистки сточных вод. – К.: Техника, 1981. – 175 с. Поступила в редакцию 16.06.2015 г.

Влияние характеристикактивных углей на эффективность извлечения из воды фармацевтическихпрепаратов различной химической природы

Institution

Ähnliche Einträge