Czy venlafaksyna zagraża środowisku? Metody jej usuwania ze ścieków

Venlafaksyna w środowisku – zagrożenia i sposoby eliminacji

Venlafaksyna, popularny lek przeciwdepresyjny, stanowi poważne zagrożenie dla środowiska wodnego ze względu na jej trwałość i zdolność do bioakumulacji. Wykrywana jest w ściekach i wodach powierzchniowych w stężeniach do 8000 ng/L. Najskuteczniejszymi metodami jej usuwania są adsorpcja (wykorzystująca m.in. węgiel aktywowany i nanomateriały) oraz zaawansowane procesy utleniania (AOP), osiągające wydajność powyżej 90%. Kluczowe znaczenie ma…

Czy venlafaksyna wpływa na zdrowie pacjentów i środowisko?

Venlafaksyna jako farmaceutyk jest powszechnie stosowana w leczeniu poważnych zaburzeń depresyjnych, lęków uogólnionych, fobii społecznych i zaburzeń panicznych. Jest również przepisywana poza wskazaniami rejestracyjnymi w przypadkach takich jak fibromialgia, neuropatia cukrzycowa, zespół stresu pourazowego i profilaktyka migreny. Mechanizm działania venlafaksyny polega na hamowaniu wychwytu zwrotnego serotoniny i noradrenaliny w zakończeniach presynaptycznych, co zwiększa neurotransmisję w ośrodkowym układzie nerwowym. Jej działanie farmakologiczne jest wysoce selektywne i nie wpływa znacząco na inne szlaki neuroprzekaźników, co przyczynia się do jej skuteczności klinicznej i powszechnego stosowania.

Jednakże, szeroko rozpowszechnione stosowanie venlafaksyny doprowadziło do jej częstego wykrywania w ściekach i naturalnych zbiornikach wodnych. Jej struktura chemiczna – pochodna bicyklicznego fenyloetyloaminy – nadaje jej wysoką stabilność, niską biodegradowalność i odporność na konwencjonalne procesy oczyszczania biologicznego. W konsekwencji venlafaksyna została sklasyfikowana jako zanieczyszczenie o wysokim priorytecie ze względu na jej trwałość w środowisku i potencjał bioakumulacji. Nawet w niskich stężeniach ekologicznych, przewlekła ekspozycja wiąże się z zaburzeniami behawioralnymi i fizjologicznymi u gatunków wodnych, szczególnie ryb i bezkręgowców, poprzez zakłócenie systemów neuroprzekaźnikowych.

Ważne aspekty środowiskowe venlafaksyny:

  • Jest wykrywana w ściekach w stężeniach 10-8000 ng/L i wodach powierzchniowych do 1000 ng/L
  • Wykazuje wysoką trwałość w środowisku i potencjał bioakumulacji
  • Powoduje zaburzenia behawioralne i fizjologiczne u organizmów wodnych
  • Główne drogi uwalniania to:
    – Niepełne usuwanie w oczyszczalniach ścieków
    – Wydalanie przez pacjentów
    – Niewłaściwe usuwanie przeterminowanych leków

Jakie właściwości chemiczne wpływają na trwałość venlafaksyny?

Venlafaksyna wykazuje wysoką polarność i znaczną rozpuszczalność w wodzie (566 mg L-1 w 25°C), co ułatwia jej transport w środowiskach wodnych. Przy masie cząsteczkowej 277,4 g mol-1 i pKa wynoszącej 9,4, venlafaksyna występuje głównie w formie sprotonowanej w warunkach pH środowiskowego, co wpływa na jej rozmieszczenie w środowisku i zachowanie chemiczne. Wartość logKow wynosząca 3,2 wskazuje na umiarkowaną hydrofobowość i potencjał bioakumulacji. Grupy funkcyjne metoksy i cykloheksanol w cząsteczce venlafaksyny przyczyniają się do jej trwałości w środowisku poprzez odporność na degradację mikrobiologiczną, podczas gdy grupa aminowa zwiększa interakcje z powierzchniami adsorpcyjnymi i czynnikami utleniającymi.

Venlafaksyna została wykryta w różnych matrycach środowiskowych w Ameryce Północnej, Europie i Azji, w tym w ściekach komunalnych, wodach powierzchniowych, wodach gruntowych, a nawet w oczyszczonej wodzie pitnej. Główne drogi uwalniania jej do środowiska obejmują: (1) niepełne usuwanie podczas procesów oczyszczania ścieków, gdzie konwencjonalne metody biologiczne nie degradują w pełni venlafaksyny i jej metabolitów, prowadząc do ich ciągłego uwalniania do ścieków; (2) wydalanie przez ludzi niemetabolizowanej venlafaksyny i jej głównego aktywnego metabolitu, O-demetylvenlafaksyny (ODV), które trafiają do systemów kanalizacyjnych poprzez mocz i kał po zastosowaniu terapeutycznym; (3) niewłaściwe usuwanie niewykorzystanych lub przeterminowanych leków, które mogą być spłukiwane do kanalizacji lub wyrzucane wraz z odpadami domowymi, prowadząc do przenikania do wód gruntowych lub powierzchniowych.

Stężenia venlafaksyny zgłaszane w ściekach z oczyszczalni wahają się od 10 do 8000 ng L-1, a poziomy w wodach powierzchniowych osiągają nawet 1000 ng L-1. W niektórych przypadkach zgłaszano wyjątkowo wysokie stężenia do 2,19 g L-1 w ściekach komunalnych i 1,31 g L-1 w strumieniach zdominowanych przez ścieki. Lokalnie, w rzece Speed, venlafaksyna i O-demetylvenlafaksyna zostały wykryte poniżej oczyszczalni ścieków trzeciego stopnia na poziomie 0,253 g L-1 i 0,486 g L-1, odpowiednio.

Nawet w stężeniach poniżej ng L-1, venlafaksyna stanowi przewlekłe ryzyko dla organizmów wodnych, szczególnie ryb i bezkręgowców. Jej aktywność farmakologiczna zakłóca funkcję neuroprzekaźników, zmieniając zachowania związane z reprodukcją, unikaniem drapieżników oraz reakcjami na stres fizjologiczny. Venlafaksyna i jej aktywny metabolit O-demetylvenlafaksyna (ODV) wywołują przewlekłe efekty toksyczne u organizmów wodnych, nawet w stężeniach istotnych dla środowiska. Długotrwała ekspozycja została powiązana z zaburzeniami neurobehawioralnymi, zakłóceniami układu hormonalnego i stresem oksydacyjnym u ryb i bezkręgowców. Na przykład, przewlekła ekspozycja (≥10 μg L-1) powodowała zmiany w aktywności pływackiej, hamowanie żerowania i zachowania podobne do lęku u Danio rerio z powodu zakłócenia wychwytu serotoniny. Ponadto, zaburzenia reprodukcyjne, w tym zmniejszona płodność i opóźniony rozwój embrionalny, zaobserwowano u Oryzias latipes i Pimephales promelas narażonych na wody zanieczyszczone VEN. VEN wywołuje również stres oksydacyjny i hamowanie enzymów u Daphnia magna i Chironomus riparius, wskazując na potencjalne zagrożenia dla wodnych sieci pokarmowych.

Jakie innowacje w adsorpcji pomagają usuwać venlafaksynę?

Adsorpcja wyłoniła się jako wysoce wydajna i przyjazna dla środowiska technika usuwania zanieczyszczeń farmaceutycznych, takich jak venlafaksyna (VEN), z systemów wodnych. Ze względu na prostotę, niski koszt operacyjny i adaptacyjność w różnych konfiguracjach oczyszczania, adsorpcja jest obiecującym rozwiązaniem problemu trwałych mikrozanieczyszczeń. Skuteczność adsorpcji VEN zależy głównie od jej strukturalnych i chemicznych atrybutów, w tym natury amfipatycznej, umiarkowanej hydrofobowości (logKow ≈ 3,2), funkcjonalności trzeciorzędowej aminy i aromatyczności. Te właściwości pozwalają VEN na interakcję z różnymi materiałami adsorpcyjnymi poprzez wiele mechanizmów, takich jak oddziaływania hydrofobowe, interakcje π–π, oddziaływania elektrostatyczne i wymiana jonowa, wiązania wodorowe, wypełnianie porów oraz kompleksowanie powierzchniowe.

Tradycyjnie, węgiel aktywowany był najczęściej stosowanym adsorbentem ze względu na jego dużą powierzchnię i dostosowaną chemię powierzchni. Jednak w ostatnich latach wzrosło zainteresowanie alternatywnymi adsorbentami, takimi jak naturalne i modyfikowane materiały, w tym minerały ilaste, odpady biomasy rolniczej i przemysłowej, zeolity i różne materiały węglowe. Szczególną uwagę zwrócił biowęgiel, wytwarzany poprzez pirolizę odpadów organicznych, jako zrównoważony i niedrogi adsorbent. Jego wykorzystanie jest zgodne z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym, przekształcając odpady organiczne w produkty o wartości dodanej, przyczyniając się jednocześnie do remediacji środowiska.

Liczne badania wykazały wysoką zdolność adsorpcyjną biowęgla wobec pozostałości farmaceutycznych, w tym VEN. Pomimo tych zalet, większość obecnych badań koncentruje się na systemach wsadowych ukierunkowanych na roztwory z pojedynczym zanieczyszczeniem. W literaturze nadal istnieje znacząca luka dotycząca adsorpcji w realistycznych warunkach, takich jak systemy z wieloma zanieczyszczeniami i operacje w przepływie ciągłym.

Wśród adsorbentów stosowanych do usuwania VEN, nanomateriały węglowe takie jak nanorurki węglowe (CNT) i tlenek grafenu (GO) oferują wyjątkowe właściwości teksturalne i chemiczne powierzchni. Ich struktury π-sprzężone ułatwiają interakcje π-π donorowo-akceptorowe elektronów z pierścieniami aromatycznymi w VEN, podczas gdy grupy funkcyjne na powierzchni umożliwiają tworzenie wiązań wodorowych. Funkcjonalizacja tych nanomateriałów może dodatkowo zwiększyć ich specyficzność i pojemność ładunkową dla VEN.

Struktury metaloorganiczne (MOF) są krystalicznymi porowatymi strukturami jonów metali skoordynowanych z ligandami organicznymi, oferującymi wysoce dostosowaną porowatość i chemię powierzchni. Ich duża powierzchnia, dostosowane rozmiary porów i potencjał do specyficznych interakcji gospodarz-gość czynią je atrakcyjnymi kandydatami do usuwania VEN. Niemniej jednak, ich długoterminowa stabilność w środowiskach wodnych i wrażliwość na wahania pH pozostają praktycznymi problemami.

Kompozyty na bazie chitozanu wyłoniły się jako obiecujące biosorbenty do usuwania leków przeciwdepresyjnych z mediów wodnych ze względu na ich biokompatybilność, biodegradowalność i wysokie powinowactwo do polarnych farmaceutyków. Chitozan, naturalny polisacharyd pochodzący z chityny, zawiera liczne grupy funkcyjne -NH₂ i -OH, które ułatwiają przyciąganie elektrostatyczne, wiązania wodorowe i interakcje π-π z cząsteczkami leków przeciwdepresyjnych, takimi jak venlafaksyna i fluoksetyna. Gdy zostają zmodyfikowane materiałami takimi jak tlenek grafenu, magnetyt lub tlenki metali, powierzchnia, porowatość i zdolność adsorpcyjna chitozanu są znacznie zwiększone. Na przykład, magnetyczne kompozyty chitozanu-Fe₃O₄ umożliwiają efektywne odzyskiwanie po adsorpcji, utrzymując jednocześnie wysoką wydajność usuwania w neutralnych warunkach pH.

Kowalencyjne struktury organiczne (COF) są nową klasą krystalicznych, porowatych polimerów zbudowanych poprzez silne wiązania kowalencyjne między lekkimi pierwiastkami takimi jak C, H, N, O i B. Ich wysoce uporządkowana struktura, duża powierzchnia (często przekraczająca 1000 m² g⁻¹) i dostosowana architektura porów czynią je idealnymi kandydatami do adsorpcji złożonych zanieczyszczeń organicznych, w tym leków przeciwdepresyjnych takich jak venlafaksyna (VEN). W przeciwieństwie do tradycyjnych adsorbentów takich jak węgiel aktywowany lub biowęgiel, COF oferują z góry projektowalne funkcjonalności i jednorodne nanopory, umożliwiając selektywną interakcję z farmaceutykami w oparciu o układanie π-π, wiązania wodorowe i interakcje elektrostatyczne.

Czy AOP to skuteczna droga rozkładu venlafaksyny?

Zaawansowane procesy utleniania (AOP) są zestawem procedur oczyszczania chemicznego zaprojektowanych do usuwania materiałów organicznych (a czasem nieorganicznych) w wodzie i ściekach poprzez reakcje utleniania z rodnikami hydroksylowymi (˙OH) lub rodnikami siarczanowymi (SO4˙). Te rodniki są wysoce reaktywne i nieselektywne, umożliwiając degradację różnych zanieczyszczeń, w tym farmaceutyków takich jak venlafaksyna (VEN). Wśród tych procesów, AOP oparte na persiarczanie, aktywowane termicznie lub katalizowane przez tlenki metali przejściowych, oferują wyraźne zalety, w tym silny potencjał utleniający, wszechstronność operacyjną i stabilność w różnych warunkach środowiskowych. Cechy te czynią je praktycznymi alternatywami dla klasycznych systemów Fentona, które często są ograniczone wąskimi wymaganiami pH i znaczną produkcją osadu.

Powszechne występowanie pozostałości farmaceutycznych, takich jak venlafaksyna (VEN), w ekosystemach wodnych stało się poważnym problemem środowiskowym, głównie ze względu na ich ryzyko ekotoksykologiczne i wrodzoną odporność na naturalne procesy osłabiania. Konwencjonalne technologie oczyszczania ścieków, takie jak oczyszczanie biologiczne, koagulacja, flokulacja i sedymentacja, są generalnie nieskuteczne w eliminowaniu mikrozanieczyszczeń organicznych na poziomie śladowym, szczególnie tych o wysokiej stabilności chemicznej i niskiej biodegradowalności. Na przykład, efektywność usuwania VEN w konwencjonalnych systemach osadu czynnego jest często zgłaszana jako poniżej 30%, co podkreśla nieadekwatność tradycyjnych metod w radzeniu sobie z takimi trwałymi zanieczyszczeniami.

Wśród technik AOP stosowanych do usuwania VEN, fotokataliza wykorzystuje półprzewodniki aktywowane przez naświetlanie światłem do generowania reaktywnych form tlenu (ROS), głównie rodników hydroksylowych (˙OH). Najbardziej badanymi materiałami są dwutlenek tytanu (TiO₂) i grafityczny azotek węgla (g-C₃N₄). Kompozyty MoS₂/g-C₃N₄ wykazały 97,7% degradacji VEN pod symulowanym światłem słonecznym, wykazując kinetykę pseudo-pierwszego rzędu i powstawanie produktów transformacji (TP), wskazując na udaną fotodegradację i detoksykację.

Fotoelektrokataliza, łącząca fotokatalizę z utlenianiem elektrochemicznym, dodatkowo zwiększa wydajność. Kallyni i współpracownicy zgłosili szybką degradację VEN w warunkach rzeczywistych ścieków, osiągając 100% wydajności usuwania przy UV/Ti/TiO₂-ZIF-67, gdzie na wydajność usuwania wpływało obciążenie katalizatora, pH i początkowe stężenie. Poprawiona wydajność została przypisana utworzeniu heterozłącza w schemacie Z, które ułatwiało zwiększoną separację ładunków i generowanie reaktywnych rodników.

Procesy foto-wspomagane typu Fentona reprezentują zaawansowaną hybrydową strategię utleniania, która integruje heterogeniczną katalizę Fentona z napromieniowaniem UV lub światłem widzialnym w celu zwiększenia generowania reaktywnych form tlenu (ROS), w tym rodników hydroksylowych (˙OH) i rodników siarczanowych (SO₄˙⁻). W konwencjonalnych systemach typu Fentona, wydajność jest często ograniczona przez powolną regenerację Fe²⁺ z Fe³⁺ i przez wąski zakres pH (zazwyczaj 2-4) wymagany do optymalnego tworzenia rodników. Podejście foto-wspomagane przezwycięża te ograniczenia poprzez fotochemiczną redukcję Fe³⁺ do Fe²⁺, tym samym podtrzymując produkcję rodników nawet w warunkach bliskich neutralnym.

Najskuteczniejsze metody usuwania venlafaksyny:

  • Adsorpcja:
    – Wykorzystanie węgla aktywowanego
    – Nanomateriały węglowe
    – Struktury metaloorganiczne (MOF)
    – Kompozyty na bazie chitozanu
  • Zaawansowane procesy utleniania (AOP):
    – Fotokataliza (wydajność do 97,7%)
    – Procesy foto-wspomagane typu Fentona
    – Systemy oparte na persiarczanie
  • Systemy hybrydowe łączące adsorpcję z AOP oferują najlepszą skuteczność i możliwość ponownego wykorzystania katalizatorów

Jak działają rodniki w degradacji venlafaksyny?

Degradacja VEN poprzez AOP obejmuje szlaki rodników hydroksylowych (˙OH) i rodników siarczanowych (SO₄˙⁻), z mechanizmami reakcji dostosowanymi do typu utleniacza i zastosowanego systemu katalitycznego. Rodniki hydroksylowe są wysoce reaktywnymi, nieselektywnymi utleniaczami (E⁰ = +1,8 do +2,7 VNHE), które atakują VEN poprzez: dodawanie rodników do pierścieni aromatycznych, abstrakcję wodoru z grup alifatycznych lub fenolowych oraz transfer elektronów z grup zawierających azot.

W fotokatalizie, wzbudzenie półprzewodnika pod światłem generuje pary elektron-dziura. Fotogenerowane dziury (h⁺) utleniają zaadsorbowaną na powierzchni wodę lub wodorotlenek do rodników ˙OH. Rodniki ˙OH inicjują utleniające rozszczepianie grupy cykloheksanolowej, demetylację grupy dimetyloaminowej i następujące rozerwanie pierścienia, prowadząc do pośredników takich jak hydrochinony i kwasy karboksylowe. Końcowa mineralizacja prowadzi do CO₂, H₂O i jonów nieorganicznych.

Rodniki siarczanowe (E⁰ = +2,6 do +3,1 VNHE) są generowane z aktywacji nadtlenodisiarczanu (PDS) lub nadtlenomonosiarczanu (PMS) przez ciepło, UV, metale przejściowe lub warunki alkaliczne. Rodniki SO₄˙⁻ selektywnie utleniają grupy funkcyjne poprzez: abstrakcję wodoru z łańcuchów bocznych alifatycznych, nukleofilowy atak na atomy azotu i elektrofilowy atak na układy π w pierścieniach aromatycznych.

W degradacji VEN, te rodniki skutecznie demetylują grupę dimetyloaminową, utleniają aromatyczne wiązanie eterowe i ułatwiają fragmentację pierścienia. Pośredniki takie jak N-demetylo-VEN, pochodne katecholu i krótkołańcuchowe kwasy dikarboksylowe są typowo obserwowane przed całkowitą mineralizacją.

Jakie są zalety i ograniczenia metod usuwania venlafaksyny?

Porównując metody adsorpcji i degradacji, zaawansowane technologie degradacji, szczególnie Zaawansowane Procesy Utleniania (AOP), wykazały wyższą skuteczność usuwania, często przekraczającą 90%, osiągając niemal całkowitą mineralizację VEN do nieszkodliwych produktów końcowych, takich jak CO2 i H2O. Natomiast procesy adsorpcji opierają się na interakcjach fizycznych lub chemicznych i, choć skuteczne, ich wydajność jest uzależniona od powierzchni adsorbentu, porowatości i grup funkcyjnych. Adsorpcja działa głównie poprzez interakcje powierzchniowe i nie zmienia chemicznie zanieczyszczenia docelowego, tym samym minimalizując ryzyko wtórnego zanieczyszczenia. Z kolei procesy degradacyjne, takie jak fotokataliza, Fenton lub utlenianie oparte na persiarczanach, obejmują transformację chemiczną VEN napędzaną przez rodniki. Chociaż są skuteczne, mogą prowadzić do powstania produktów transformacji (TP), takich jak pochodne hydroksylowane lub demetylowane, z których niektóre wykazują resztkową ekotoksyczność.

Adsorpcja jest korzystna ze względu na efektywność kosztową i prostotę operacyjną, z minimalnymi wymaganiami energetycznymi i prostym wdrożeniem. Jednakże, regeneracja lub usuwanie nasyconych adsorbentów wprowadza dodatkowe obciążenie operacyjne. Z drugiej strony, procesy degradacyjne, szczególnie AOP aktywowane UV lub utlenianie elektrochemiczne, wymagają wyższego wkładu energii, specjalistycznych reaktorów i dozowania katalizatora, podnosząc zarówno koszty kapitałowe, jak i operacyjne.

Wiele adsorbentów, takich jak biowęgiel, węgiel aktywowany i magnetyczne nanokompozyty, może być regenerowanych i ponownie używanych wielokrotnie, oferując zrównoważoną drogę do usuwania VEN. Katalizatory degradacyjne, w tym TiO₂ lub tlenki domieszkowane metalami, mogą ulegać dezaktywacji z powodu zanieczyszczenia powierzchni lub fotokorozji, co ogranicza ich długoterminową wydajność i wymaga częstej wymiany lub modyfikacji powierzchni.

Jakie wyzwania stoją przed skalowalnym usuwaniem venlafaksyny?

Pomimo znacznych postępów w usuwaniu venlafaksyny (VEN) z systemów wodnych poprzez adsorpcję i zaawansowane procesy utleniania (AOP), istnieje kilka krytycznych wyzwań i luk badawczych, które ograniczają pełnoskalowe wdrażanie i zrównoważony rozwój tych podejść. Podczas gdy AOP skutecznie degradują VEN, formując pośrednie produkty transformacji, niektóre z nich wykazują wyższą toksyczność niż związek macierzysty, wzbudzając obawy środowiskowe i regulacyjne. Brak kompleksowej identyfikacji i ekotoksykologicznej oceny tych TP pozostaje znaczącą luką w wiedzy, którą należy rozwiązać poprzez zaawansowane techniki analityczne, takie jak LC-MS/MS i spektrometria mas wysokiej rozdzielczości.

W rzeczywistych matrycach ściekowych, konkurujące substancje organiczne i nieorganiczne mogą hamować selektywność i wydajność zarówno procesów adsorpcyjnych, jak i utleniających. Badania nad synergistycznymi lub antagonistycznymi efektami współzanieczyszczeń na usuwanie VEN są obecnie ograniczone i wymagają systematycznej eksploracji w warunkach istotnych dla środowiska.

Dezaktywacja katalizatora (np. fotokorozja w fotokatalizie lub akumulacja osadu żelaza w procesach typu Fentona) i nasycenie adsorbentu stanowią operacyjne wąskie gardła. Zwiększenie strukturalnej i chemicznej stabilności nanokompozytów oraz optymalizacja protokołów regeneracji bez kompromisów w zakresie wydajności są trwającymi wyzwaniami.

Jakie perspektywy oferują hybrydowe systemy oczyszczania?

Przyszłe badania nad usuwaniem venlafaksyny (VEN) powinny koncentrować się na rozwoju zintegrowanych, selektywnych i zrównoważonych systemów oczyszczania, które odnoszą się do wydajności operacyjnej i bezpieczeństwa środowiskowego. Technologie hybrydowe, które łączą adsorpcję z AOP, takie jak adsorpcja fotokatalityczna lub magnetyczne systemy Fentona z biosorbentami, reprezentują obiecujący kierunek, oferując synergistyczne korzyści w zakresie wydajności usuwania i możliwości ponownego wykorzystania katalizatora.

Projektowanie nowych materiałów, w tym wielofunkcyjnych nanokompozytów i hybrydowych ram bio-opartych, powinno priorytetowo traktować zwiększoną selektywność wobec farmaceutyków, stabilność w zmiennych warunkach ściekowych i łatwą regenerację. Szczególną uwagę należy poświęcić materiałom, które działają wydajnie pod światłem widzialnym i przy neutralnym pH, tym samym zmniejszając wkład energii i zużycie chemikaliów.

Efektywne usuwanie venlafaksyny (VEN) z zanieczyszczonych zbiorników wodnych wymaga innowacyjnych podejść wykraczających poza tradycyjne systemy oczyszczania. Adsorpcja pozostaje niezawodną, tanią i zrównoważoną środowiskowo metodą, szczególnie gdy wykorzystuje adsorbenty bio-bazowe i odpady przemysłowe w modelu gospodarki o obiegu zamkniętym. Jednakże, sama adsorpcja jest niewystarczająca do całkowitej degradacji, często ograniczona do interakcji na poziomie powierzchni bez mineralizacji. Z drugiej strony, zaawansowane procesy utleniania (AOP), takie jak persiarczany i fotokataliza, wykazują wysoką skuteczność w degradacji opornych pozostałości farmaceutycznych, produkując mniej toksycznych produktów ubocznych i osiągając całkowitą mineralizację. Łączenie dostosowanych nanokatalizatorów i zoptymalizowanych parametrów operacyjnych, pH, dawkowania katalizatora i obciążenia utleniaczem okazało się kluczowe dla maksymalizacji wydajności. Dla rzeczywistych zastosowań, systemy hybrydowe integrujące adsorpcję jako wstępne oczyszczanie, po którym następuje mineralizacja oparta na AOP, wyłaniają się jako obiecujące, skalowalne rozwiązanie.

Podsumowanie

Venlafaksyna, szeroko stosowany lek przeciwdepresyjny, stanowi istotne zagrożenie ekologiczne ze względu na jej wysoką trwałość w środowisku i potencjał bioakumulacji. Jest powszechnie wykrywana w ściekach i wodach powierzchniowych w stężeniach od 10 do 8000 ng/L, a jej obecność może prowadzić do zaburzeń behawioralnych i fizjologicznych u organizmów wodnych. Do najskuteczniejszych metod usuwania venlafaksyny należą procesy adsorpcji, wykorzystujące różnorodne materiały jak węgiel aktywowany, nanomateriały węglowe czy struktury metaloorganiczne, oraz zaawansowane procesy utleniania (AOP), które mogą osiągać wydajność degradacji przekraczającą 90%. Szczególnie obiecujące są systemy hybrydowe łączące adsorpcję z AOP, oferujące synergistyczne korzyści w zakresie skuteczności usuwania i możliwości ponownego wykorzystania katalizatorów. Główne wyzwania w skalowalnym usuwaniu venlafaksyny obejmują identyfikację i ocenę toksyczności produktów transformacji oraz optymalizację protokołów regeneracji adsorbentów i katalizatorów.

Bibliografia

Ahmed S. C.. Advanced strategies for the removal of venlafaxine from aqueous environments: a critical review of adsorption and advanced oxidation pathways. RSC Advances 15(46), 38889-38905. DOI: https://doi.org/10.1039/d5ra06996c.

Zobacz też:

Najnowsze poradniki: