バッチおよび固定床操作における市販木炭によるイベルメクチン吸着

Ivermectin adsorption by commercial charcoal in batch and fixed-bed operations.

抄録

COVID-19パンデミックでは、イベルメクチンを含む新たな汚染物質が使用された。イベルメクチンの最適な吸着パラメーターを限定した研究は文献に乏しい。本研究では、高表面積・高空隙率の木炭を用いたイベルメクチンの吸着を解析した。等温線はKoble-Corriganモデルによく適合した。最大吸着量は328Kで203μg gであった。熱力学的には自発的な吸熱挙動を示した。イベルメクチン濃度に関係なく、最初の数分で平衡に達した。線形駆動力（LDF）モデルは、イベルメクチン100μg Lでの速度論データ（q = 164.8 μg g; q = 148.1 μg g）に適合した。モデル係数（K）と拡散係数（D）は、薬物濃度の増加とともに増加した。カラム実験では2つの傾斜曲線が得られ、破過時間は415分と970分であった。カラムの容量（q）は76μg gで、物質移動領域の長さは9.04cmと14.13cmであった。したがって、イベルメクチンの吸着はpHの変化に非常に敏感で、中性に近い条件下で有利であると結論できる。市販の活性炭は、研究対象化合物の除去に非常に効率的で、高い親和性を示し、非常に速い速度論と連続運転モードでの良好な性能を示した。

Emerging contaminants were used during the COVID-19 pandemic, including ivermectin. Studies that limit the optimal adsorption parameters of ivermectin are scarce in the literature. In this study, we analyzed the adsorption of ivermectin with a high surface area and porosity charcoal. Isotherms were better fitted to the Koble-Corrigan model. The maximum capacity was 203 μg g at 328 K. Thermodynamics indicated a spontaneous and endothermic behavior. The equilibrium was quickly reached within the first few minutes regardless of the ivermectin concentration. The linear driving force (LDF) model fitted the kinetic data (q = 164.8 μg g; q = 148.1 μg g) at 100 μg L of ivermectin. The model coefficient (K) and diffusivity (D) increased with increasing drug concentration. Two sloped curves were obtained in the column experiments, with a breakthrough time of 415 min and 970 min. The capacity of the column (q) was 76 μg g. The length of the mass transfer zone was 9.04 and 14.13 cm. Therefore, it can be concluded that the adsorption of ivermectin is highly sensitive to changes in pH, being favored in conditions close to neutrality. Commercial activated charcoal was highly efficient in removing the studied compound showing high affinity with very fast kinetics and a good performance in continuous operation mode.