Vizek mikro-szennyezőinek eltávolítására kifejlesztett nanoszűrők szorpcióképes ciklodextrin tartalmának vizsgálata Dobosy Péter 1 - Jurecska Laura 1 - Barkács Katalin 1 - Fenyvesi Éva 2 - Andersen Endre 3 - Záray Gyula 1 1 Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Környezettudományi Kooperációs Kutató Központ, Budapest, Pázmány Péter sétány 1/a. H-1117 2 Cyclolab Ciklodextrin Kutató-fejlesztő Kft, Budapest, Budapest, Illatos út 7. H-1097 3 Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft. Anyagtudományi és Technológiai Intézet, Budapest, Fehérvári út 130. H-1116 KÖRNYEZETTUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLÁK KONFERENCIÁJA 2012. augusztus 30.-31.
Szennyezőanyagok előfordulása a vizekben PPCP (gyógyszerészeti és személyes ápolási termékek ) EDC (endokrin rendszert károsító vegyi anyagok) Gyógyszermaradványok
Vizekben található mikro-szennyezők eltávolítására alkalmazott eljárások Membrántechnológiai módszerek: Mikroszűrés (100-1000 nm) Ultraszűrés (10-100 nm) Nanoszűrés (1-10 nm) Fordított ozmózis (0,1-1 nm) Adszorpciós módszerek: Aktív szén Ioncserélő műgyanta Zeolit
Ciklodextrinek Ciklikus, nem redukáló oligoszacharidok 0,5-1 nm átmérőjű üreg Zárványkomplex-képzés (KÁNNAI, 2007)
Ciklodextrin tartalmú szorbensek Béta-ciklodextrin (BCD) gyöngypolimerek szorpciós kapacitásának vizsgálata Béta-ciklodextrin gyöngypolimerrel (BCDP) módosított szűrőlapok szorpciós kapacitásának és hatóanyagtartalmának meghatározása (vak, adalékanyag, vastagság) Ibuprofen Rodamin B
Gyöngypolimerek és szűrőlapok vizsgálata során alkalmazott kísérleti körülmények Ibuprofen Rodamin B Kezdeti koncentráció Szorpciós idő Kezdeti koncentráció Szorpciós idő 0,2 mmol/l 4 nap* 0,05 mmol/l 6 nap *Szűrőlapok esetében 8 nap Kezelés típusok: Gyöngypolimerek: eredeti, mosás, kondicionálás Szűrőlapok: mosás, kondicionálás, regenerálás
Eltérően kezelt BCD gyöngypolimer minták szorpciós kapacitása Gyöngypolimer kezelésének módja Rodamin B megkötés μmol/g Ibuprofen megkötés Eredeti 5,0 6,5 Mosott 4,8 15,6 Kondicionált* 5,2 16,4 * egyszeri 50%-os etanollal való kezelés után mért megkötés érték BCD üreg átmérő: 0,78 nm (SZENTE, 2011) Rodamin B molekula méret:1,44x1,09 nm (HUANG et. al. 2008) Ibuprofen molekula méret: 1x0,6 nm (NARAYANAN, 2008)
BCDP tartalom (%) Kondicionált állapotú, különböző összetételű szűrőlapok ibuprofen és Rodamin B megkötés alapon számolt BCDP tartalma 35 30 25 20 15 10 5 0 F20 (3,5 mm) F30 (2,5 mm) F30CII (3,5 mm) Szűrőlap * a szűrőlapok gyártásakor alkalmazott BCDP tartalom Elméleti* Ibuprofen Rodamin-B
Kondicionált állapotú, 30 m/m% BCDP tartalmú, eltérő vastagságú szűrőlapok ibuprofen megkötése (μmol/g) Szűrőlap megnevezése (vastagság) Szorpciós idő 1 nap 2 nap 5 nap 8 nap F30 (3,5 mm) 1,0 1,6 1,7 2,3 F30 (2,5 mm) 1,3 1,7 2,5 3,0 F30 (1,5 mm) 2,0 2,7 2,8 3,4 F30A (3,5 mm) 1,3 1,7 2,2 2,4 F30A (2,5 mm) 1,6 2,1 2,5 3,0 F30A (1,5 mm) 2,3 2,8 3,2 3,7
Kondicionált állapotú, 30 m/m% BCDP és eltérő adalékanyag tartalmú szűrőlapok ibuprofen megkötése
Különböző módszerekkel kezelt, eltérő vastagságú, 30 m/m% BCDP tartalmú szűrőlapok ibuprofen megkötése Szűrőlap megnevezése (vastagság) Ibuprofen megkötés (μmol/g) Mosott Kondicionált Regenerált* F20 (3,5 mm) 0,5 1,9 1,7 0,2 F30 (3,5 mm) 1,2 2,3 2,5 0,2 F30 (2,5 mm) 0,7 3,0 2,8 0,3 F30 (1,5 mm) 1,1 3,4 3,4 0,3 F40 (3,5 mm) 1,3 2,7 3,0 0,5 F40 (2,5 mm) 2,3 5,0 3,9 0,9 F40 (1,5 mm) 1,9 4,1 4,3 0,4 *három egymást követő regenerálási lépés után mért ibuprofen megkötés átlag- és szórás értékei
Kondicionált állapotú szűrőlapok ibuprofen megkötés alapon számolt hozzáférhető BCDP tartalma
Összefoglalás Mindkét vizsgálati módszer alkalmas a BCDP tartalom meghatározására Adszorpciós kapacitást kedvezően befolyásolja: etanolos kondicionálás adalékanyagok alkalmazása vastagság csökkentése A két módszer közül az ibuprofennel folytatott vizsgálat a kedvezőbb, mivel a fajlagosan megkötött adszorbeátum mennyisége több, mint háromszor nagyobbnak adódott
Köszönetnyilvánítás CD-filter konzorcium tagjai: Cyclolab Ciklodextrin Kutató-fejlesztő Kft Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft ELTE Környezettudományi Kooperációs Kutató Központ BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék Organica Technológiák Zrt. A kutatások anyagi hátterét az NFÜ TECH_08-A4/2-2008-0161. számú projekt biztosította.