Detection of non-steroidal anti-inflammatory drugs in aqueous effluents using ionic liquids

Abstract

Significant improvements in human health have been achieved through the increased consumption of pharmaceutical drugs. However, most of these active pharmaceutical ingredients (APIs) are excreted by mammals (in a metabolized or unchanged form) into the environment. The presence of residual amounts of these contaminants was already confirmed in aqueous streams since treatment processes either wastewater treatment plants (WWTPs) or sewage treatment plants (STPs) are not specifically designed for this type of pollutants. Although they are present in aqueous effluents, they are usually at very low concentrations, most of the times below the detection limits of analytical equipment used for their quantification, hindering their accurate monitoring. Therefore, the development of a pre-concentration technique in order to accurately quantify and monitor these components in aqueous streams is of major relevance. This work addresses the use of liquid-liquid equilibria, applying ionic liquids (ILs), for the extraction and concentration of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) from aqueous effluents. Particularly, aqueous biphasic systems (ABSs) composed of ILs and potassium citrate were investigated in the extraction and concentration of naproxen, diclofenac and ketoprofen from aqueous media. Both the extraction efficiency and concentration factor achievable by these systems was determined and evaluated. Within the best conditions, extraction efficiencies of 99.4% and concentration factors up to 13 times were obtained.

As melhorias significativas alcançadas nas condições de vida dos seres humanos têm sido acompanhadas por um aumento no consumo de compostos farmacêuticos. No entanto, a maioria destes ingredientes farmacêuticos ativos (IFA) acabam por ser excretados pelos mamíferos (numa forma inalterada ou metabolizados) para o ambiente. A presença de quantidades residuais destes contaminantes já foi confirmada em correntes aquosas de abastecimento, uma vez que os processos de tratamento em estações de tratamento de águas residuais (ETARs) e estações de tratamento de esgoto (ETEs) não são projetados especificamente para este tipo de poluentes. Estes poluentes estão presentes em baixas concentrações nos efluentes aquosos (entre μg.L-1 e ng.L-1) e, por vezes, próximo dos limites de deteção do equipamento analítico utilizado dificultando a sua monitorização. Consequentemente, o desenvolvimento de uma técnica de pré-concentração assume uma enorme relevância a fim de quantificar com precisão e exatidão estes poluentes em correntes aquosas. Este trabalho aborda a utilização de equilibrio líquidolíquido, utilizando líquidos iónicos (LIs) como solventes, para a extração e concentração de fármacos anti-inflamatórios não esteroides (AINEs) a partir de correntes aquosas. Particularmente, foram estudados sistemas aquosos bifásicos (SAB) compostos por LIs e citrato de potássio na extração e concentração de naproxeno, diclofenaco e cetoprofeno. Avaliou-se quer a eficiência de extração quer o fator de concentração alcançado com este tipo de sistemas. Nas melhores condições estudadas, a eficiência de extração e o fator de concentração alcançados são de 99,4% e 13 vezes, respetivamente.