Недорогой и эффективный одноэтапный метод удаления вызывающего беспокойство препарата диазепама из оборотной воды и сточных вод с использованием нановолокон диоксида титана был разработан исследователями во главе с профессором Йоханнесбургского университета Винодом Кумаром Гуптой. Диазепам используется во всем мире. Это член группы бензодиапезинов.
Лекарства, отпускаемые по рецепту, такие как диазепам, имеют тенденцию проскальзывать через традиционные очистные сооружения. Эти заводы не предназначены для удаления тысяч различных фармацевтических препаратов, используемых во всем мире. По мере роста потребления наркотиков легальные и нелегальные фармацевтические препараты попадают в окружающую среду через очищенные сточные воды и сточные воды, сбрасываемые с предприятий по производству наркотиков.
Существующие процессы, которые могут удалять диазепам и другие лекарства в больших масштабах из сточных вод, дороги, трудоемки, неэффективны или все вместе. Некоторые также потребляют много энергии в несколько этапов или используют токсичные и опасные соединения, небезопасные для здоровья. к окружающей среде», - говорит профессор Гупта с факультета прикладной химии университета.
«Кроме того, диазепам непросто удалить из сточных вод традиционными методами. Он частично растворим и имеет малый размер частиц. Для эффективного и целенаправленного удаления необходимы передовые гибридные наноматериалы», - говорит он.
Используется повсеместно
Бензодиазепиновые препараты используются во всем мире для лечения тревожных расстройств, в качестве противосудорожных и противоэпилептических средств, а также для неизлечимо больных людей в составе списка основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Список ВОЗ включает диазепам, впервые продаваемый как валиум, а также мидозолам и лоразепам. Все три являются психоактивными препаратами, которые влияют на то, как человек думает и чувствует.
Диазепам, который может вызывать привыкание, доступен в более чем 500 торговых марках по всему миру. Он стал лекарством, отпускаемым по рецепту, которым широко злоупотребляют.
В 2017 году группа под руководством исследователя из Университета штата Нью-Йорк объявила о новом методе одновременного тестирования 89 легальных нейропсихиатрических фармацевтических препаратов и запрещенных наркотиков в нефильтрованных сточных водах и пресной воде. Диазепам и несколько других бензодиапезинов включены в список.
Кроме того, в 2017 году Государственный университет Рио-де-Жанейро (UERJ) опубликовал обзор семи психоактивных препаратов и того, в какой степени они проявляются в водной среде. В обзоре проанализированы исследования диазепама и пяти других бензодиапезинов.
Исследователи обнаружили, что присутствие и концентрация психотропных препаратов (таких как диазепам) примерно одинаковы в очищенных и неочищенных сточных водах. Они обнаружили, что страны с низким уровнем дохода пострадали сильнее. Кроме того, в поверхностных водах тестируемые психоактивные вещества «в основном находились в диапазоне, который вызывал измеримые токсические эффекты в анализах экотоксичности».
Большая жажда
По мере того, как мир быстро урбанизируется, городское население значительно увеличивается в короткие сроки. В некоторых регионах это означает, что ресурсы пресной воды становятся более ограниченными. В Южной Африке жители Кейптауна опасаются приближающегося «нулевого дня»: дня, когда властям придется перекрыть краны, потому что в городских плотинах и водохранилищах останется слишком мало воды.
По мере того, как количество пресной воды в городе становится все более ограниченным, повторное использование сточных вод, даже в питьевых целях, становится все более важным вариантом. Однако для города в развивающейся стране удаление фармацевтических препаратов из сточных вод должно происходить эффективным, рентабельным и быстрым способом. Очищенная вода затем может быть снова добавлена в небольших объемах в городское водоснабжение, как это уже сделано в округе Ориндж в Калифорнии, Сингапуре и Перте.
Быстрая и недорогая очистка сточных вод
«Внедрение этой очистки воды на муниципальных очистных сооружениях должно быть относительно быстрым и простым», - говорит профессор Гупта.
Нановолокна диоксида титана целенаправленно удаляют диазепам и родственные лекарства в процессе фотокаталитического разложения. По его словам, волокна можно использовать в качестве фильтров на муниципальных или промышленных очистных сооружениях.
Фильтр и экран будут изготовлены из гибридных наноматериалов, которые очень эффективны при удалении вредных фармацевтических и других неорганических и органических примесей из городских и промышленных сточных вод, говорит соавтор доктор Али Фахри из химического факультета. в Исламском университете Азад, Тегеран, Иран.
«Мы используем модифицированный гидротермальный метод производства, в результате которого получается плотная цепная сеть из полых волокон. Волокна сшиты и стабильны, поэтому риск попадания волокон в очищенные сточные воды минимален», - добавляет Доктор Фахри.
Нановолокна также можно использовать для удаления промышленных красителей и других органических загрязнителей. Однако сначала им необходимо оптимизировать некоторые важные параметры структуры волокна, говорит он.
Заключает профессор Гупа: «Процесс производства волокон также прост и экономически эффективен. Мы планируем создать пилотную установку в Йоханнесбургском университете для производства этих нановолокон. загрязнение окружающей среды нановолокнами.
"Позже за пилотной установкой последует демонстрационная установка по очистке сточных вод, чтобы показать, как нанотехнологии могут эффективно, быстро и с низкими затратами удалять ряд фармацевтических примесей."
Авторы корреспонденции Винод Кумар Гупта (Университет Йоханнесбурга, Южная Африка) и Али Фахри (Исламский университет Азад, Тегеран, Иран) выражают благодарность Министерству образования и науки Российской Федерации за финансовую поддержку [Грант №.16.1384.2017/ПЧ]