תפקיד אוזנון בהפצת חומרים מתחום התרופות במים

הקדמה: האיום הצומח של תרופות ריבאונדות במים

נוכחותם של מאגדי תרופות באספקת מים התפתחה כאחד האתגרים הסביבתיים והציבוריים הדוחקים ביותר של המאה ה-21. Tracess of אנטיביוטיקה, הורמונים, משככי כאבים, נוגדי דיכאון, ומרכיבים אחרים של תרופות פעיל (APIs) הם כעת מזוהה באופן שגרתי במים לפני השטח, מים קרקעיים ואפילו טיפול תרופתי ברחבי העולם.

הכימיה של עוץ: סקירה

אוזנון הוא שיטת טיפול במים כימיים המסתמך על אוזון (אוליברה לא LT:03 גרם ל- pH: CVN), מולקולה תלת-אטומית עם כוח חמצון יוצא דופן.Ozone הוא גז כחול חיוור עם ריח טונגנט קיצוני (אוקסולין) כולל חמצן אורגני (אוקסידנט) דרך חמצן ישיר (אוקסיד) בדרך כלל הוא אמצעי הגנה (אוקסיד) עם חמצני).

שיטות דור האוזון

גנרטורים של אוזון תעשייתיים משתמשים בעיקר בטכנולוגיית פריקה של כלולה, אשר מייצרת אוזון על ידי יישום זרם גבוה של מעבר פער פריקה המכיל חמצן או אוויר.התהליך נכנע עד 6-12% אוזון על ידי משקל כאשר משתמשים בדלק חמצן.מערכות קומפקטיות יותר מעסיקות את הדור ה-UV, שבו מנורות חמצן נמוכות הקשורות ל-Opercacrecacretacreto-Colcupto-C) מתחלקות ל-Occccccccccccccccccccccccccccccccccccccreto-Creto-Creto-Creccccccreto-Creto-Creto-cocreto-cocreto-co-co-cocreto-cocreto-cocreto-co-co-co-co-co-co-co-co-co-co-co-co-co-co-co-co-co-co-co-חמצני (או-co-חמצני) ממולקולות כדי ליצור אוזון כדי ליצור אוזון כדי

מכניזם של תרופות Degradation על ידי אוזון

מולקולות תרופות מציגות מגוון מבני יוצא דופן, אבל רוב מכילות כיאות עשירות אלקטרוניות רגישים להתקפה של האוזון.אוזון מעדיף להגיב באופן משמעותי עם אג"ח פחמן בלתי רווי פחמן, מערכות ארומטיות (במיוחד אלה המופעלים על ידי קבוצות אלקטרון-דומטר כגון הידרוקסל או קבוצות methoxy), פונקציונליותאמין, וקבוצות המכילות sulfur-syls רדיקלים שנוצרו במהלך אופוזיציה יכול להיות איטי כל תרכובת אוקסולאמית, כולל תרכובות אורגניות.

Oxidation Pathways

(ב) משפחות תרופות נפוצות, התקף אוזון ישיר מתקדם באמצעות מחזור (מנגנון Criegee) על אג"ח כפול (או באמצעות החלפת אלקטרופילי על טבעות ארומטיות.לדוגמה, ה-Sulfamethoxazole אנטיביוטיקה מכיל טבעת אוקסאולי עם C=C כפול כי הוא במהירות לנטרל את התרופה ה- C-Flammatory של LT2 יש מבנה חזק של אורגניבה מהירה (אוסטרוגנית) עם C=C.

אוקסידציה עקיף באמצעות הידרוקסיל רדיקלים

(ה) כאשר הפתרון הוא מעל 8, או כאשר אור UV או מימן peroxide משולב עם אוזון, הידרוקסיל רדיקלי היווצרות שולט.הקיצוניים האלה מגיבים עם תרופות בשיעורים המוגבלים (FLT:08FLT:1 ל 10ua XFLT:210FLT 3FLT:4) לעומת כמה OHN) יעיל של OHNUML (הפחתת כמות של OHN) {\displaystyle X-FLT=D} OHN) {\displaystyle D.

תגובות על ידי מוצרים ומוצרים לטרנספורמציה

Ozone אינו משיג בדרך כלל מינרליזציה מלאה (הסתירה ל- COFIRLT:0)2FLT:1 ו- HFOFLT:203FLT 3O) של תרכובות תרופות. במקום זאת, הוא הופך את המולקולות של ההורה למודעות קטנות יותר, לעתים קרובות יותר מקוטבות, ממתינות של מוצרי טרנספורמציה אלה (TPs) עשוי לשמור על פעילות ביולוגית או להיות רעיל יותר מאשר תרכובת המקורית, לדוגמה, או קרינת או מ-אונקציה, אשר עדיין מופעלת של חומרים דלקת ריאות.

היתרונות של Ozonation עבור תרופות removal

Ozonation מציעה חבילה של הטבות אשר הפכו אותו לאחד התהליכים חמצון מתקדמים ביותר בשימוש נרחב בטיפול במים, במיוחד עבור הסרת מיקרו-פוללוטנט.

כוח אוקסידטיבי והתאמה רחבה

אוזון וקיצוניות הנגזרות שלה יכולים לזלזל בספקטרום עצום של תרכובות תרופות, כולל אנטיביוטיקה, כאבים, אנטי-אפילפטיים, הורמונים, תרופות ציטוסטטיות.מחקרים שפורסמו מדווחים על הסרת יעילות של מעל 90% עבור רבים API במינונים של 0.5-2 מ"ג OfinFLT:03FLT:1/mgCdis (מסולם פחמן אורגני), למשל, עבור טיפול תרופתי מלא של 19-2 מ"מ-2 מ"מ-2 מ"ח, לאחר מכן, לאחר טיפול תרופתי פעיל ב- 2 מ"ר:03FLT:1/mLT:1/ מ"מ- 2.

המונחים: Disinfection Capability

אוזון הוא חיטוי רב עוצמה כי חיידקים, וירוסים, ו protozoan טפילים (כגון FLT:0Cryptosporidium parvumphFLT:1 ו-FLT:2Giardia shliaFLT 3: 3) הרבה יותר יעיל מאשר chlorine זה פונקציה כפולה - חיטוי וחיטוי - חיטוי -2gardia חיטוי גבוה עבור זיהומים כימיים נוספים של צריכת אלכוהול זרם הדם.

מיני-סודי סליפא

בניגוד לתהליכי מודעות (למשל, פחמן מופעל) המייצרים אמצעי תקשורת הדורשים התחדשות או סילוק, או סינון membrane הדורש ניהול של זרמי ריכוז, אוזון אינו מייצר זרמי פסולת משניים.מוצרי התגובה מתמוססים גזים ושבריריים אורגניים מלוטשים שניתן לטפל בהם יותר מבחינה ביולוגית.

שיפור איכות המים

Ozonation גם משפר את איכות המים האסתטית על ידי חמצון ברזל, מגני, ו תרכובות sulfide, אשר יכול לגרום כתמים ובעיות ריח.זה bleaches צבעוני תרכובות אורגניות (למשל, חומרים לחות), שיפור בהירות מים.בנוסף, אוזון יכול לשבור חומרים מזינים כגון אמוניה ( בשילוב עם חמצון מתקדם) ולהפחית את הריכוז של טעם מסוים ריחות כמו תרכובות גיאומית (MIol) ו-מיגל (מפולסנדרודות).

אתגרים ושיקולים ב- Ozonation Implementation

למרות יעילותו, אוזון אינו פתרון אוניברסלי.יש לטפל בגורמים טכניים וכלכליים רבים כדי להתאים את הביצועים ולהבטיח ניתוח בטוח.

עלויות הון והפעלה

דור אוזון דורש אנרגיה חשמלית משמעותית - כ-8-15 קילוואט לכל קילוגרם של אוזון המיוצר, בהתאם להזנת טוהר הגז ויעילות הגנרטור.העלות של מערכות להאכיל חמצן (אם חמצן משמש במקום אוויר) מוסיפה להוצאות הון.עבור מתקני טיפול במים קטנים יותר, עלויות אלה יכולות להיות אסורות, אם כי העלות הכוללת של מחזור החיים עדיין תחרותית כאשר שוקלים את היתרונות המשולבים של חיטוי וזיהום אנרגיה יכול להיות מופחת.

בעיות בטיחות ודיבור

אוזון הוא גז רעיל וקורוזיבי.מגבלות חשיפה שנקבעו על ידי סוכנויות בריאות של הגוף (למשל, OSHA: 0.1 ppm מעל 8 שעות) דורש ניטור זהיר, מערכות זיהוי גז ואימון כוח אדם. אוזון חייב להיות בנוי מחומרים עמידים אוזון (ללא פגע פלדה, PTFE, או בטון) וחתומה כדי למנוע גז מגז בלתי או גז אסור חייב להיות מושמד באמצעות דרישות דלקתיות אלה בדרך כלל.

יצירת ברוקר ומוצרים אחרים באמצעות

כאשר מים המקור מכילים סטיות bromide (BrOFLT:0reas) , ozone יכול לחמצן אותם כדי לצרף (BrOveFLT:2FLT 3FLT 3:3FLT 3: 4 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

השפעות מטריקס ואמינות מים

יעילות ההזנה תלויה מאוד בהרכב מים.רמות גבוהות של NOM, פחמן / פחמן אלקליניות, ו מוצקים מושעה יכולים לצרוך אוזון ורדיקל רדיקלים, צמצום המינון הזמין עבור חמצון תרופות. pH משפיע מאוד על המסלול התגובה: ב pH ספציפי חומצי, אוזון מולקולרי, אשר עשוי להיות לא מספיק עבור אוזון מבודדים; תרכובות רדיקליות, אבל זה מגביר את רמת ריכוז גבוהה יותר.

ניתוח השוואתי: Ozonation vs. Other Treatment Technologies

ניתן להשיג את הסרת התרופות על ידי מספר תהליכים מתקדמים.הבנת נקודות הכוח והמגבלות של אוזון ביחס חלופות להנחיית בחירת טכנולוגיה.

אוזנון מול פחם פעיל

גרנול הפעיל פחמן (GAC) ואבקה מודעות פחמן מופעל (PAC) פרסומות פולימצבטיים רבים, אבל יעילות משתנה על ידי קוטביות מורכבת וטעינה. מודעות לא קוטבית, תרכובות הידרופוביות היטב; קוטב, תרכובות הידרופיליות לעתים קרובות לפרוץ. Ozphilic לעתים קרובות לפרוץ. Ozonation הוא בדרך כלל אמין יותר עבור מגוון רחב יותר של תרופות, אך אינו מסיר פחמן אורגני לחלוטין כמו למעשה.

אוזנון מול Oxidation מתקדם מבוסס UV

(הופנה מהדף ויקרא י"ד) , [17] ; ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אוזנון מול ממברה פילטרציה

osmosis הפוכה (RO) וננומטריה (NF) הם יעילים מאוד להסרת תרופות באמצעות דילול בגודל ורטימנט אלקטרוסטטי, השגת > 99% דחייה עבור רוב התרכובות.עם זאת, membranes לייצר זרם נדחה מרוכז הדורשת סילוק, והם רגישים לטעינה. Ozonation אינה מייצרת ריכוז, אך לא יכול להשיג הסרת מלאה של כל תרכובות המים.

שילוב של Ozonation לתוך רכבות טיפול במים

כדי למקסם את היתרונות של אוזון, זה לעתים רחוקות משמש תהליך עמידה.במתקנים בקנה מידה מלא, אוזון ממוקם בדרך כלל לאחר טיפול ראשוני ומשני (עבור שפכים) או לאחר coagulation / סינון (עבור מים לשתייה).

• (FLT:0)Pre-ozonation:FLT:1 החל מרכבת הטיפול כדי לחמצן ברזל / מנגן, שליטה אצות, ולהפחית את הטעם / האודור. עם זאת, הביקוש האוזון גבוה מ- NOM מפחית יעילות להסרת תרופות, ולכן יש צורך במינונים גבוהים יותר.
• (FLT:0) Intermediate או לאחר ozonation:cioFLT:1) יישום לאחר הסרת חלקיקים.זהו התצורה הנפוצה ביותר עבור דלקת תרופות.מינון Ozone מכוון למטרה micropollutants תוך צמצום היווצרות bromate.
• (FLT:0)Ozone + פחמן מופעל ביולוגית (BAC): ההרחבה 1 (Post-ozonation Water מועבר דרך BAC, שבו חמצון על ידי חומרים מזינים מודבקים על ידי מיקרואורגניזמים מחוברים.שילוב זה משיג הסרה ארוכת טווח של תרופות ומפחית את הצורך בהתחדשות פחמן מופעלת.
• (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מחקרים ומחקרים Highlights

טיפול במים מלא בשווייץ

שווייץ דורשת לפחות 80% מהסרה של מיקרו-פולנטים (כולל תרופות) בצמחים גדולים של מים שפכים.צמחים רבים מותקנים או או הסמכת חול (כולל תרופות) בצמח Wüeri מפעילה 254 ק"ג OFelo:03FLT:1/Day טיפול ב-15,000 מ"ר/יום) בממוצע הראה הסרת 85% עבור תרופות מסוג אומגה 5K2K2K2K2K2K2K2K; 0.

מחקר על שפכים בבית החולים בגרמניה

בית החולים מכיל ריכוזים גבוהים של אנטיביוטיקה ומדיה ניגודית.מערכת אוזון טייס המטפלת בשפכים של בית החולים שהושגה > 95% הסרת ciprofloxacin ו metoprolol, ו 70-90% של הסרת אמצעי ניגודים מאוישים (ICM) במינונים של 0.5-9 מ"ג / L. המחקר הדגיש כי לאחר סינון עם חול או GAC היה חיוני כדי להסיר מוצרים רעילים, כמו CMup-ידי בדיקות מוגבר.

טיפול במים ברחבי ארה"ב

מפעל הטיפול במים של Lake Michigan במילווקי פועל מערכת של 1,100 ק"ג/יום של האוזון כחלק מתהליך הטיפול המתקדם שלו.בעוד שמתוכנן בעיקר לחיטוי, ניטור גילה כי האוזון הפחית ריכוזים של 18 תרופות שזוהוות בממוצע של 50-80%, כולל הפחתות בטרימטמור האנטיביוטיקה (76%), הפרימיידיון האנטי-אפילנטימפוס (65%), וה-אסמניפנומטרנומטרנומטרנומטרנומטרנומטרנומטרד (I) (94%) (94% לאחר מכן (ה-מרפאים (94%) הוסיף לאחר מכן צעד נוסף לצמח נוסף).

כיוונים עתידיים ומחקרים עתידיים

טכנולוגיית עוץ ממשיכה להתפתח כדי להתמודד עם אתגרים של עלות,סלקטיביות, ושליטה לוואי של מוצרים כוללים:

קטליטית Ozonation

שילוב זרזים מוצקים (למשל, תחמוצת מתכת, זאוליטים, צינורות פחמן) לתוך תהליך אוזון יכול לשפר את שיעורי חמצון, לקדם הדור רדיקליסלקטיבי, ודכא היווצרות ברונדר. heterogeneous Catalytic ozon הראה עד 50% שיפור בהסרה פרמצבטית בהשוואה לאוזון לבד עבור תרכובות כגון ibupro ו-phenacetin.

עיבוד באמצעות Machine Learning

ניטור בזמן אמת של שאריות של אוזון, סופגנות UV, פלואורסנס, או פרמטרים חלופיים (כמו פלואורסנס מוחלט או UVFLT:0 254FLT:1) מאפשר שליטה מהירה של מינון האוזון.מודלים למידה מכונה מאומן על איכות מים נתונים יכול לחזות מינון האוזון אופטימלי להסרת תרופות ממוקדת, צמצום אנרגיה ובזבוז כימי.

אוזון + אלקטרו-כימיקלי Oxidation

מערכות היברידיות המשלבות אוזון עם הדור אלקטרו-כימי של מימן peroxide או עם חמצון annodic נמצאים בחקירה. תצורה זו יכולה להשיג כמעט מינרליזציה מלאה תוך צמצום עלויות האנרגיה בהשוואה לכל שיטה בלבד.

Sonolysis-Ozone Hybrid

קרינת אולטרהסאונד (sonolysis) יכולה לשפר את העברת המסה של האוזון ולקדם היווצרות רדיקלית באמצעות cavitation. הסינרגיה בין אולטרסאונד לאזון הוכחה בשל ההשפלה של אנטיביוטיקה כמו amoxicillin, השגת 95% בתוך 15 דקות תחת תנאים אופטימליים.

מסקנה

זיהום תרופות של משאבי מים מייצג איום מורכב, גדל הדורש פתרונות טיפול חזקים. Ozonation, עם oxidation חזק שלה כימיה והיסטוריה ארוכה של שימוש בטוח בחיטוי מים, הוכיח להיות אחת הטכנולוגיות היעילות ביותר עבור צמצום ריכוז של חומרים תרופתיים פעילים במים.

עוד ועוד קריאה

• ארגון הבריאות העולמי: בעיות מתפתחות במים ובסביבה
• סוכנות הגנת הסביבה של ארצות הברית (FLT:0)
• (ב) טיפול באוזון להסרת זיהום תרופות במים (PubMedrov)
• (ב) ,0) ,U Obecniation GuidanceFLT