Adsorption of selected pharmaceuticals on LDPE, PA, and PET microplastics

Unappropriated disposing of unused drugs leads to an increase in their concentration in the environment. Furthermore, wastewater treatment plants are not sufficient to prevent the transport of drugs. Microplastics (MPs), which are also recognized as important pollutants, can be divided into primary and secondary. The primary MPs are produced for commercial purposes, while the secondary MPs are formed by the decomposition of plastic residues. The hydrophobic nature and large specific surface area of MPs facilitate pollutants binding. Animals misunderstand MPs for food and consume it, which could have harmful health impacts because both MPs and adsorbed pollutants are ingested. In this paper, the adsorption of the selected drugs - azithromycin, carbamazepine, sulfamethoxazole, and diclofenac on low-density polyethylene (LDPE), polyamide (PA), and poly(ethylene terephthalate) (PET) microplastics are presented. The experiment showed that drugs bind best to PA and that azithromycin has the highest binding affinity.Neadekvatno odlaganje neiskorišcenih lekova dovodi do povecanja njihove koncentracije u životnoj sredini. Pored toga, postrojenja za precišcavanje otpadnih voda nisu dovoljna barijera za sprecavanje transporta lekova. Mikroplastika (MP), koja je tako e detektovana kao bitan polutant, može se podeliti na primarnu i sekundarnu. Primarna se proizvodi za komercijalne svrhe, a sekundarna nastaje razgradnjom plasticnih ostataka. Hidrofobna priroda i velika specificna površina MP olakšava adsorpciju polutanata na ove materijale. Životinje mešaju MP sa hranom i unose je u svoj organizam, što može imati negativni uticaj na njihovo zdravlje, jer se tako unose i MP i adsorbovani polutanti. U ovom radu je prikazana adsorpcija odabranih lekova - azitromicina, karbamazepina, sulfametoksazola i diklofenaka na sledecim vrstama mikroplastike - polietilenu niske gustine (LDPE), poliamidu (PA) i poli(etilen tereftalatu) (PET). Eksperiment je pokazao da se lekovi najbolje vezuju za PA, kao i da azitromicin ima najveci afinitet vezivanja

Adsorption of selected estrogen hormones on LPPE, PET, and PA microplastics

Mass use of plastics in the consumer lifestyle has caused a problem that the inventors of these polymers could not anticipate. Over the last 50 years, world plastic production has doubled. Plastic particles larger than 2.5 cm in diameter are called macroplastics. The types of degradation that affect the decay of macroplastics are photodegradation, microbiological and thermo-oxidative degradation. Macroplastics that are exposed to mentioned external factors break into smaller pieces that scientists today call microplastics. Microplastics (MPs) are defined as any piece of plastic with a diameter of 100 nm to 5 mm; particles smaller than 100 nm are called nanoplastics. MPs are all around us, there are in cosmetic products, the fibers of our clothes, the water we drink, and the food we eat. The recent understanding of MPs as pollutants present in the environment has become a global concern and has resulted in intensive research in this area. Knowledge of MPs is limited, but researchers are increasingly examining their properties and environmental impact. Recent studies have shown that various water pollutants can be adsorbed on MPs, therefore MPs may also play a role as vectors for harmful substances. In this paper, the adsorption of the selected hormones – estrone, 17β-estradiol, 17α-ethinyl estradiol on low-density polyethylene (LDPE), polyethylene terephthalate (PET), and polyamide (PA) microplastics are presented. Selected hormones are among the most frequently detected endocrine-disrupting chemicals in the aquatic environment. It is shown that among selected estrogens, 17β-estradiol has the highest affinity for binding to MPs

Solid-phase extraction of estrogen hormones from water using multi-walled carbon nanotubes as sorbent

Multi-walled carbon nanotubes were employed as a sorbent for solid-phase extraction of estrogen hormones (estrone, 17β-estradiol, and 17α-ethinylestradiol) from water solution. The solid-phase extraction (SPE) method was optimized by choosing an appropriate mass of the sorbent, volume, and initial pH of hormone water solution, as well as by choosing an appropriate organic solvent for extraction. Based on the obtained hormone recoveries, the following SPE conditions were chosen as optimal: 100 cm3 of hormone water solution at initial pH adjusted to 10; 20 mg of the sorbent; and methanol-dichloromethane mixture as elution solvent. Recoveries obtained under the optimal conditions ranged from 70.56 % for estrone, to 81.23 % for 17α-ethinylestradiol, with a relative standard deviation from 9.92 to 18.74 %

Ekstrakcija estrogenih hormona iz vode korišćenjem aktivirane ugljenične tkanine kao adsorbenta

Prisustvo estrogenih hormona u vodenoj sredini, čak i u veoma niskim koncentracijama, može imati ozbiljne negativne efekte na zdravlje ljudi i akvatičnih životinja. Stoga je važan razvoj metoda za praćenje prisustva tragova ovih supstanci u vodi. Koncentracije estrogenih hormona u vodi su reda veličine ng/l, pa je za njihovu detekciju i kvantifikaciju potrebno razviti efikasnu tehniku pripreme uzorka, koja obuhvata izolovanje i predkoncentrisanje analita. U ovom radu ispitivana je mogućnost ekstrakcije estrogenih hormona (estrona, 17β-estradiola i 17α- etinilestradiola) iz vodenih rastvora na čvrstoj fazi, uz korišćenje nemodifikovane i hemijski modifikovane aktivirane ugljenične tkanine (ACC) kao adsorbenta. Metoda disperzivne ekstrakcije na čvrstoj fazi za predkoncentrisanje hormona na ACC optimizovana je izborom odgovarajućeg organskog rastvarača, temperature na kojoj se vrši predkoncentrisanje kao i odabirom najefikasnijeg adsorbensa. Koncentracija ispitivanih hormona nakon ekstrakcije određivana je metodom tečne hromatografije u sprezi sa tandem masenom spektrometrijom

Adsorpcija estrogenih hormona iz vodenih rastvora na različitim ugljeničnim materijalima

U ovom radu vršena je adsorpcija estrogenih hormona (estrona, 17β-estradiola i 17α-etinilestradiola) na različitim ugljeničnim materijalima, u cilju ispitivanja primenljivosti ovih materijala za uklanjanje estrogenih hormona iz vode. Materijali korišćeni u eksperimentalnom delu ovog rada bili su hemijski modifikovani i nemodifikovani karbon kriogel i ugljenične nanocevi, kao i aktivirani i neaktivirani hidrotermalni ugljenik i aktivirane ugljenične tkanine. Hemijska modifikacija materijala vršena je pomoću KOH, HNO3 ili HCl. Na osnovu eksperimentalnih podataka ispitana je kinetika adsopcije, konstruisane su adsorpcione izoterme i upoređene sa teorijskim modelima. Vršena je i desorpcija hormona, da bi se ispitala mogućnost regeneracije adsorbenta. Koncentracija ispitivanih hormona u rastvoru nakon adsorpcije određena je metodom tečne hromatografije - tandem masene spektrometrije. Karakterizacija površine ugljeničnih materijala vršena je primenom BET metode, kao i određivanjem pH-vrednosti vodenih suspenzija materijala, merenih nakon dostizanja ravnoteže (engl. pH slurry). Najveća efikasnost adsorpcije postignuta je na nemodifikovanim ugljeničnim nanocevima, dok su u pogledu desorpcije najbolje rezultate pokazale ugljenične nanocevi modifikovane sa KOH

Analiza estrogenih hormona iz uzoraka površinskih, podzemnih i otpadnih voda

Prisustvo estrogenih hormona u vodenim ekosistemima posledica je ispuštanja neprečišćenih otpadnih komunalnih voda, kao i nemogućnost potpunog uklanjanja estrogenih hormona u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda. Budući da prisustvo estrogenih hormona u životnoj sredini, čak i u veoma niskim koncentracijama, može imati negativan uticaj na endokrini sistem ljudi i životinja, u ovom radu je praćeno prisustvo estrona, 17β-estradiola i 17α- etinilestradiola u uzorcima podzemnih, površinskih i otpadnih voda, prikupljenih sa područja Beograda, Novog Sada, Velike Morave i Peka. Određivanje koncentracije hormona u pomenutim uzorcima voda vršeno je metodom tečne hromatografije u sprezi sa tandem masenom spektrometrijom (LC-MS/MS). Kako su estrogeni hormoni obično prisutni u veoma niskim koncentracijama u uzorcima vode iz životne sredine, pre analize je potrebno izvršiti njihovo izolovanje i koncentrisanje. Predkoncentrisanje hormona vršeno je primenom prethodno optimizovane metode ekstrakcije na čvrstoj fazi, uz korišćenje modifikovanog ugljeničnog kriogela kao sorbenta. Kod svih ispitivanih uzoraka vode potvrđeno je prisustvo bar jednog od ispitivanih hormona. Najviše koncentracije hormona zabeležene su u uzorcima otpadnih voda, kao što je i očekivano, ali su ispitivani hormoni detektovani i u uzorcima površinskih i podzemnih voda

Removal of Estrone, 17 beta-Estradiol, and 17 alpha-Ethinylestradiol from Water by Adsorption onto Chemically Modified Activated Carbon Cloths

This paper explores the applicability of unmodified and chemically modified activated carbon cloths (ACCs) for the removal of estrone, 17 beta-estradiol, and 17 alpha-ethinylestradiol from water. In order to examine the influence of surface properties on hormone adsorption, chemical modification of ACCs with HNO3, HCl, or KOH was employed. Applied treatments increased the specific surface area and changed the content of oxygen functional groups. Increased content of acidic surface oxygen functionalities enhanced adsorption efficiency up to 30 % and had a more dominant influence on adsorption capacity than specific surface area. Adsorption of estrone, 17 beta-estradiol, and 17 alpha-ethinylestradiol followed pseudo-second-order kinetic model, while the equilibrium adsorption data fitted well with the Freundlich isotherm model. Calculated mean sorption energy values of 1.4475, 1.3387, and 1.0541 kJ/mol, for E1, E2, and EE2 respectively, indicated that removal of selected hormones was dominated by physisorption mechanism. Obtained Langmuir adsorption capacities, 12.34, 12.66, and 11.11 mg/g for estrone, 17 beta-estradiol, and 17 alpha-ethinylestradiol, respectively, as well as convenience of manipulation, recommend activated carbon cloth modified with HNO3 as an efficient adsorbent for removing estrogen hormones from the water

Uklanjanje estrona, 17β-estradiola i 17α-etinilestradiola iz vode na aktivnim ugljeničnim tkaninama

Prisustvo estrogenih hormona u vodenim resursima čak i u veoma niskim koncentracijama (reda veličine ng/L) može dovesti do niza funkcionalnih poremećaja kod akvatičnih organizama, kao što su poremećaj u radu endokrinog sistema, smanjenje reproduktivne sposobnosti, pojava feminizacije mužjaka riba. Estrogeni hormoni dospevaju u vodene ekosisteme uglavnom preko komunalnih otpadnih voda, jer ih nije moguće u potpunosti ukloniti u postrojenjima za prečišćavanje. Cilj ovog rada je ispitivanje mogućnosti uklanjanja estrogenih hormona (estrona, 17β-estradiola i 17α-etinilestradiola) iz vode, korišćenjem aktivnih ugljeničnih tkanina kao sorbenata. Adsorpcione karakteristike ugljeničnih tkanina ispitane su praćenjem zavisnosti adsorpcije hormona od vremena kontakta, početne koncentracije i pH vrednosti rastvora hormona. Na osnovu eksperimentalnih podataka ispitana je kinetika adsopcije, konstruisane su adsorpcione izoterme i upoređene sa teorijskim modelima

Hemijski modifikovane aktivirane ugljenične tkanine: Karakterizacija površine i adsorpcija estrogenih hormona

Aktivirane ugljenične tkanine su modifikovane sa HCl, HNO3 ili KOH. Nakon toga, vršena je njihova karakterizacija primenom BET metode, FTIR analize i ispitivanjem tačke nultog naelektrisanja. Rezultati su pokazali da je prilikom modifikacije došlo do promene specifične površine, kiselosti površine, kao i sadržaja oksidnih funkcionalnih grupa. Modifikovane ugljenične tkanine su primenjene za adsorpciju estrona, 17β-estradiola i 17α-etinilestradiola. Najveći kapacitet adsorpcije je pokazala AUT modifikovana sa HNO3, koja ima najveću specifičnu površinu, kao i najveći sadržaj kiselih funkcionalnih grupa. Adsorpcione izoterme su pokazale najbolje slaganje sa Frojndlihovim modelom za estron i 17α-etinilestradiol, odnosno sa Dubinin-Raduškevič modelom za 17β-estradiol