Fotodegradacja wybranych leków przeciwzapalnych w środowisku wodnym

W ostatnich latach obserwuje się wzrost produkcji farmaceutyków oraz ich nadmiernej konsumpcji. Polska jest na piątym miejscu w Europie pod względem ilości sprzedawanych bez recepty leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych (NLPZ). Część tych farmaceutyków jest odporna na biodegradację i nie ulega całkowitej eliminacji podczas procesu biologicznego oczyszczania ścieków. W rezultacie trafiają one do ekosystemów wodnych w postaci niezmienionej lub jako aktywne metabolity. W ostatnich dziesięcioleciach z powodzeniem podejmuje się próby wykorzystania procesów zaawansowanego utleniania do oczyszczania wód powierzchniowych i ścieków ze związków trudno biodegradowalnych. Celem pracy było porównanie efektywności fotokatalitycznej degradacji leków przeciwzapalnych w roztworach modelowych oraz w próbkach rzeczywistych, do których dodawano badane związki. Na podstawie wstępnych badań ustalono, że wybrane farmaceutyki nie ulegają fotolizie. W trakcie doświadczeń roztwory leków naświetlano promieniowaniem UV-A (λmax = 366 nm) w otwartych naczyniach w obecności fotokatalizatora (komercyjny TiO2 P25). Po określonym czasie pobierano próbki, w których określano - metodą HPLC - stężenie farmaceutyków nierozłożonych w trakcie fotodegradacji. Na podstawie zależności ln C/Co od czasu naświetlania próbek wyznaczono stałe szybkości reakcji. Stwierdzono, że wybrane leki ulegają fotodegradacji zarówno w roztworach modelowych, jak i w ściekach komunalnych (po 60 min naświetlania ścieków stopień degradacji leków był rzędu 90%), a proces fotokatalitycznego utleniania przebiegał zgodnie z kinetyką reakcji pseudo-I-rzędu.

During the last decades, it has been observed a significant increase in the production of pharmaceuticals and their consumption. In Europe, Poland takes fifth place in the quantities of painkillers and anti-inflammatory drugs (NSAIDs) that are sold without a prescription (over the counter, OTC). Some of these pharmaceuticals are resistant to biodegradation and are not eliminated completely during biological wastewater treatment. As a result, they get into aquatic ecosystems as unchanged or as active metabolites. Since the 1990s, it has made attempts to apply the advanced oxidation processes for the treatment of surface water and wastewater from non-biodegradable compounds. The aim of this study was to compare the efficiency of photocatalytic degradation of selected drugs in model solutions and in real samples. Based on preliminary studies it was found that selected pharmaceuticals did not undergo photolysis. In the experiments, drug solutions were irradiated with UV-A irradiation (λmax = 366 nm) in open vessels, in the presence of photocatalyst (commercial TiO2 P25). After an appropriate time, aliquots of samples were taken out and concentrations of non-degraded drugs were determined using HPLC method. The reaction rate constants were estimated based on the dependence between ln C/Co and the irradiation time. It was found that the selected drugs underwent the photodegradation in the model solutions as well as in wastewater samples (the degree of degradation was above 90% after 60 min irradiation). Moreover, the process of photocatalytic oxidation proceeded in accordance with the pseudo-first-order kinetics.