| Аннотация |
В последние десятилетия исследователи всего мира отмечают непрерывный рост выбросов экологически поллютантов (загрязнителей) в окружающую среду. Особое значение в этом контексте имеет выброс фармацевтических продуктов в водные экосистемы, что ставит под угрозу водные ресурсы (Gogoi et al., 2018). Сточные воды учреждений здравоохранения, фармацевтических предприятий и животноводческих комплексов представляют собой важнейший источник поступления антибиотиков в окружающую среду. Это связано с тем, что антибиотики практически не подвергаются биохимической трансформации в очистных сооружениях (Aydin et al., 2019) Самое важное и тревожное негативное последствие попадания антибиотиков в окружающую среду заключается в формировании к ним резистентности патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Кроме того, антибиотики приводят к нарушению функционирования очистных сооружений и систем компостирования, аккумулируются в сельскохозяйственных растениях и животных, а также в рыбе (Kraemer S. A. et al., 2019). Несомненно, разработка подходов для удаления (элиминации) антибиотиков из сточных вод является одной из важнейших задач экологии и экологической химии.
В научной литературе (публикации, патенты, монографии) предлагаются различные методы удаления антибиотиков из сточных вод, в том числе методы их элиминация с помощью мембран, озонирования, нанофильтрации, передовых процессов окисления, фотокаталитической деградации, адсорбции, обратного осмоса и флокуляции (Sokolov et al., 2018; Srinivasa Raghavan et al., 2018). Однако лишь небольшое число исследований сфокусировано на удалении антибиотиков с использованием полиэлектролитов в сочетании с ультрафильтрационными мембранами. Этот факт связан с тем, что данный подход (жидкофазное полимерное удерживание (LPR) или полимерно-усиленная ультрафильтрация (PEUF) является новым и лишь недавно получил развитие). Тем не менее активный рост высокоцитируемых публикаций и международных патентов в этой области напрямую указывает на актуальность данного направления. Упомянутый подход (LPR) является гибридным и объединяет ультрафильтрационные мембраны с водорастворимыми полимерами для разделения низкомолекулярных соединений, в том числе антибиотиков (Huang and Feng, 2019; Rivas et al., 2011, 2003). Метод LPR имеет большое преимущество, поскольку осуществляется в гомогенных средах, позволяя избегать массопереноса или диффузии, происходящих в гетерогенных средах, а также характеризуется низкими энергетическими затратами (Palacio et al., 2018a). Для осуществления процессов удаления антибиотиков с помощью LPR необходим водорастворимый полимер. Подавляющее большинство представленных в литературе работ сосредоточено на использовании с этой целью синтетических полимеров. Лишь изредка встречаются публикации, в которых приводятся данные о возможности использования водорастворимых производных целлюлозы.
В рамках заявляемого проекта мы предлагаем использовать модифицированный хитозан для жидокфазного полимерного удерживания антибиотиков. Преимущество хитозана (природного биосовместимого биоразлагаемого экологически чистого полимера) заключается в том, что данный биополимер ведет себя как полиэлектролит при кислом pH из-за протонирования аминогруппы, однако его растворимость уменьшается с увеличением pH (Crini et al., 2017). Для обеспечения большей растворимости мы предлагаем использовать модифицированный хитозан (катионные производные хитозана, представленные на Схеме 1), которые буду являться растворимыми во всем диапазоне pH. Таким образом, в рамках реализации данного проекта будут созданы высокоэффективные полимерные системы, удаляющие антибиотики амоксициллин, ципрофлоксацин и тетрациклин, широко используемые как в клинической медицине, так и в ветеринарии.
|
