Influence of water matrix on the retention of pharmaceuticals by high-pressure membrane filtration

High-pressure membrane processes, including nanofiltration and reverse osmosis, allow for the removal of a wide range of organic micropollutants (including pharmaceutical compounds) from water streams. Those processes also may be an effective method for in-depth treatment of water containing pharmaceutical compounds. The paper presents a comparison of retention of selected pharmaceuticals from the group of non-steroidal and anti-inflammatory drugs, ie ibuprofen and diclofenac and psychotropic drugs – carbamazepine, present in various aqueous matrices in the nanofiltration process. Deionized water based solutions as well as model and real wastewater effluents after biological treatment processes were subjected to the filtration process. The nanofiltration process was carried out in a cross-flow tubular membrane filtration system. Three polyamide membranes AFC30, AFC40 and AFC80 from PCI Membrane System Inc were used. It has been found, that the retention of pharmaceutical compounds increased with the membrane filtration time, regardless of the composition of the treated aqueous matrix. Moreover, the presence of inorganic compounds and high-molecular organic substances had a positive effect on the membrane separation process of micropollutants.

Wysokociśnieniowe procesy membranowe, do których zaliczamy nanofiltrację i odwróconą osmozę, pozwalają na oczyszczenie strumieni wodnych z szerokiej gamy mikrozanieczyszczeń organicznych. Mogą znaleźć również zastosowanie w doczyszczaniu wód pod kątem eliminacji związków farmaceutycznych. W pracy przedstawiono porównanie stopnia retencji wybranych farmaceutyków z grupy niesteroidowych leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych, tj. ibuprofen i diklofenak oraz leków psychotropowych – karbamazepina, obecnych w różnych matrycach wodnych w procesie nanofiltracji. Oczyszczaniu poddano roztwory sporządzone na bazie wody zdejonizowanej oraz modelowy i rzeczywisty odpływ po biologicznym oczyszczaniu ścieków. Proces nanofiltracji prowadzono w układzie filtracji krzyżowej przy zastosowaniu rurowego modułu membranowego. Oceniono efektywność procesu przy wykorzystaniu trzech poliamidowych membrana, tj. AFC30, AFC40 i AFC80 firmy PCI Membrane System Inc. Określono, że wraz z czasem filtracji membranowej wzrasta stopień retencji badanych związków farmaceutycznych niezależnie od składu oczyszczanej matrycy wodnej. Ponadto stwierdzono, że obecność w roztworze związków nieorganicznych oraz wysokocząsteczkowych substancji organicznych wpływa korzystnie na proces membranowej separacji mikrozanieczyszczeń.