Диссертация (Очистка сточных вод от активных фармацевтических субстанций с помощью усовершенствованных окислительных методов), страница 7

Данный факт такженедостаточно исследован. Кроме того, несмотря на достаточно высокуюэффективностьметодовAOPs,эколого-экономическаяцелесообразностьнекоторых методов довольна низка.Качественно новым методом для удаления ФП из сточных вод являетсясверхкритическое водное окисление (СКВО), позволяющее существенноувеличить скорость окислительной деструкции и обеспечить необходимуюполноту разложения фармацевтических субстанций. Однако в литературедостаточно слабо отражена возможность применения СКВО для очисткисточных вод, содержащих фармацевтические поллютанты. Также следуетотметить, что согласно существующим данным СКВО является достаточноэнергозатратным методом, поэтому требуется его более глубокое изучение идоработка для увеличения показателей эффективности и энергосбережения.На основании вышеизложенного можно заключить, что в настоящее времяпрактически отсутствуют объективные научные данные по процессам очисткисточных вод с высокими содержаниями фармацевтических поллютантов.Следовательно, изучение кинетики окислительной деструкции АФС, кинетикиобразования и разрушения промежуточных веществ, а также проведениетоксикологической оценки водных растворов до и после применения различныхокислительных методов применительно к высококонцентрированным стокам34является крайне актуальным.

Данные исследования в дальнейшем могутпозволить выбрать приемлемый и универсальный метод очистки сточных водфармацевтических предприятий и других источников, содержащих высокиеконцентрации загрязняющих фармацевтических веществ.Резюмируя вышесказанное, целью настоящего исследования было изучениеразличных методов очистки сточных вод фармацевтического предприятия напримере высококонцентрированных модельных стоков, содержащих различныеАФС с последующей оценкой целесообразности применения того или иногометода.В качестве объектов исследования были выбраны модельные водныерастворы, содержание:1.

ацетилсалициловую кислоту (АСК);2. тетрациклин;3. сульфадимезин,с диапазоном концентраций 0,1-0,5 г/л для АСК и сульфадимезина, и 0,02-0,1 г/лдля тетрациклина.Поставленная цель достигалась путём решения следующих задач:− определениеэффективногоспособаокислительнойдеструкциивыбранных фармацевтических препаратов как по изменению концентрациивеществ, так и по интегральным показателям;− исследование кинетики окислительной деструкции фармацевтическихпрепаратов, определение соотношений реагентов и скоростей протекающихвзаимодействий;− определение основных промежуточных продуктов разложения АФС;− оценка токсичности модельных растворов в ходе использованияусовершенствованных окислительных методов.35Глава 2.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА2.1. Объекты исследованияВ качестве окисляемых субстратов было выбрано три фармацевтическихпрепарата:- Ацетилсалициловая кислота-ЛекТ, таблетки 0,5 г, ОАО "Тюменскийхимико-фармацевтическийзавод",нестероидныйпротивовоспалительныйпрепарат;- Тетрациклин, таблетки покрытые оболочкой 0,1 г, ОАО «Биохимик»,антибиотик;- Сульфадимезин, таблетки 0,5 г, ОАО "Ирбитский химфармзавод",антибиотик.В таблице 2.1 приведены названия изучаемых препаратов и ихструктурные формулы.Таблица 2.1 Структурные характеристики действующего вещества изучаемыхфармацевтических препаратовНазваниеХимическое названиеБруттоСтруктурнаяфармацевтичесдействующего веществаформулаформулакого препаратаАцетилсалициловая кислота2-ацетилоксибензойнаякислотаC9H8O4Тетрациклин[4S-(4альфа,4а альфа,5аальфа,6бета,12а альфа)]-4(Диметиламино)1,4,4а,5,5а,6,11,12аоктагидро-3,6,10,12,12апентагидрокси-6-метил-1,11диоксо-2нафтаценкарбоксамидC22H24N2O8Сульфадимезин2-(параАминобензолсульфамидо) 4,6 - диметилпиримидинC12H14N4SO2В таблице 2.2.

приведен состав веществ в таблетках изучаемых препаратов.36Таблица 2.2. Состав основных и вспомогательных веществ в фармацевтическихпрепаратахНазваниеВесфармацевтичесВспомогательные веществатаблетки, гкого препаратаАцетилсалицилокислота лимонная – 0,00096 г, крахмалвая кислота0,6картофельный – 0,082 г, тальк – 0,00852 г,ЛекТцеллюлоза микрокристаллическая – 0,00852 гкрахмал картофельный, сахар (сахароза) –ориентировочно 0,15 г, желатин – ориентировочно0,1 г, кальция стеарат, тальк;Оболочка – ориентировочно 0,1 г:Тетрациклин0,5метилцеллюлоза, кислотный красный 2С,тропеолин О, клуцел (гидроксипропил-целлюлоза),твин-80 (полисорбат), титана диоксид, эмульсияКЭ-10-16.Крахмал картофельный, тальк, стеариноваяСульфадимезин0,6кислота, полисорбат-80 (твин-80)Приизготовлениитвердойформыфармацевтическихпрепаратовиспользуют разнообразные вспомогательные вещества, которые помогаютпридавать лекарственной форме необходимые механические и физикохимическиесвойства.Посколькуреальныестокифармацевтическогопредприятия предполагают содержание в себе не только АФС, но ивспомогательных веществ, то дальнейшие эксперименты проводили с воднымирастворами лекарственных средств.Необходимо отметить, что вспомогательные вещества в большинствесвоем не являются токсикантами и не влияют или влияют незначительно наокислительную деструкцию АФС [1].

Для приготовления раствора из твердойформы фармацевтического препарата таблетку тщательно растирали в агатовойступке, после чего взвешивали необходимое количество препарата. Исходныйраствор перемешивали в течение 15-20 минут до полного растворенияопределяемого компонента. В таблице 2.3 представлены примеры соотношениямежду концентрациями по твердой форме и концентрациями АФС в модельныхрастворах.37Концентрации АФС в модельных растворах принималась в соответствии сданными о реальных сточных водах фармацевтических производств.№123Таблица 2.3. Концентрации АФС в модельных растворах, полученные прирастворении твердых формКонцентрация поФармацевтическийКонцентрация Концентрация потвердой форме,препаратпо АФС, г/лАФС, ммоль/лг/лАцетилсалициловая0,60,52,78кислотаТетрациклин0,50,10,23Сульфадимезин0,60,51,80Концентрацию АФС в условиях экспериментов определяли по методикам,приведенным в разделе 2.3.2.2.

Описание экспериментальных установок2.2.1 Установка УФ-излученияЭксперимент проводили в змеевиковом фотореакторе с ртутно-кварцевойлампой низкого давления ДРБ-8 мощностью 8 Вт. Минимальная интенсивностьизлучения УФ-лампы на длине волны 254 нм составляла 0,025 Вт/см2, световаямощность лампы ДРБ-8 – 2,1 Вт, доза облучения в экспериментах изменялась вдиапазоне от 0,79 до 35,42 Дж/см2 при времени контакта с зоной облучения (τк)от 12 до 540 с.Схема УФ-реактора представлена на рисунке 2.1. Установка включает всебя ртутно-кварцевую лампу (2), кварцевый змеевик (3), перистальтическийнасос для подачи исследуемого раствора (1), приёмник для сбора обработаннойжидкости (4). Лампа расположена соосно с кварцевым змеевиком, диаметр виткакоторого составляет 40 мм, а внутренний диаметр кварцевой трубки равен 5 мм.Лампа и змеевик заключены в корпус из нержавеющей стали.Для интенсификации процесса УФ-излучения в обрабатываемые растворыизучаемых АФС, добавляли пероксид водорода в количестве равном илименьшем стехиометрическому.382Модельныйраствор134Рис.

2.1. Схема лабораторной установки: 1 – перистальтический насос; 2 –лампа ДРБ-8; 3 – кварцевый змеевик; 4 – приёмникВремя контакта жидкости с УФ-облучением рассчитывали по формуле:к.ж. =в∙ в ∙ сечж., с(2.1)где dв – диаметр витка (40 мм); nв – количество витков (16 шт); Sсеч –площадь сечения (S = π∙R2кв.тр., где R = 2,5 мм); gж – расход жидкости (м3/сек).Аналогично рассчитывали дозу облучения: = ∙ , Дж/см2(2.2.)где P – мощность лампы (2,1 Вт); S – площадь контакта (см2); – время(сек).Площадь облучения рассчитывали по формуле: = 2 ∙ ∙ кв.тр. ∙ ∙ в , см2(2.3.)где кв.тр. – радиус змеевика (2,5 мм); L – длина змеевика (201 мм), nв –количество витков (16 шт).Длину змеевика рассчитывали по формуле: = 2 ∙ ∙ в , мм(2.4.)где в – радиус витка (20 мм).2.2.1 Установка озонированияЭксперимент проводили в реакционной колбе объемом 150 мл (рисунок392.2.), в качестве источника озона использовали генератор ОБ-30 с номинальнойпроизводительностью 30 г/ч и концентрацией озона в газовой фазе от 1 до 100г/м3.

К озонатору был подключен концентратор кислорода, концентрирующий вгазо-воздушной смеси кислород, далее поступающий на синтез озона (по типубарьерного разряда). Для стабильной работы озонатора поддерживалипостоянную температуру, в связи с чем к системе был подключен охлаждающийводоток.Производительностьозонаторасоставляла5±0,5гО3/ч.Вэкспериментах концентрация озона на входе в реактор ([О3]) составляла 20 г/м3.При необходимости в обрабатываемые растворы изучаемых АФСдобавлялипероксидводородавколичестверавномилименьшемстехиометрического. Время контакта жидкости с озоном варьировалось от 1 до40 минут.охлаждающая вода612345в вент.систему7Рис.2.2.