Αξιοποίηση φωτοκαταλυτικών μεθόδων για την αδρανοποίηση επικίνδυνων ιατρικών υγρών αποβλήτων τοξικού χαρακτήρα
Creators: name: Τσουμαχίδου, Σοφία Αναστασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2021
Subjects: Φωτοκαταλυτική οξείδωση
Επικίνδυνα ιατρικά υγρά απόβλητα
photo-Fenton
Photocatalytic oxidation
Liquid hazardous medical waste

description: Τα ΕΙΥΑ παράγονται κατά τη λειτουργία υγειονομικών μονάδων (ιατρικών, βιοχημικών και μοριακών εργαστηρίων). Ανάλογα με τη σύστασή τους, διακρίνονται σε υγρά απόβλητα μολυσματικού (ΕΙΥΑ-ΜΧ), τοξικού (ΕΙΥΑ-ΤΧ) ή μικτού (μολυσματικού και τοξικού, ΕΙΥΑ-ΜΤΧ) χαρακτήρα. Τα ΕΙΥΑ έχουν μεταβλητή σύσταση με αποτέλεσμα να είναι δύσκολη η εφαρμογή μιας μεθόδου κατεργασίας που θα βελτίωνε τη βιοαποικοδομησιμότητά τους και θα μπορούσε, τελικά, να επιτύχει πλήρη καταστροφή ρύπων και παθογόνων παραγόντων. Επιπλέον, η χρήση παραδοσιακών τεχνικών προϋποθέτει αρκετά στάδια κατά τη διάρκεια της κατεργασίας, ακριβό εξοπλισμό, υψηλό κόστος λειτουργίας, ενώ αδυνατούν, σε πολλές περιπτώσεις, να αδρανοποιήσουν πλήρως τους προαναφερθέντες ρύπους. Η παρούσα εργασία είχε κύριο στόχο την εφαρμογή και βελτιστοποίηση των μεθόδων της ετερογενούς και ομογενούς φωτοκαταλυτικής οξείδωσης, οι οποίες έχουν τη δυνατότητα πλήρους αδρανοποίησης χημικών οργανικών ρύπων και παθογόνων, για την επεξεργασία ΕΙΥΑ και πραγματοποιήθηκε σε προσομοιωμένα και πραγματικά ΕΙΥΑ. Η αποτελεσματικότητά τους στηρίζεται στην δημιουργία, μέσω κατάλληλων καταλυτικών αντιδράσεων, ριζών υδροξυλίου (ΗΟ•), οι οποίες αποτελούν το δεύτερο κατά σειρά ισχυρότερο οξειδωτικό μέσο στη φύση. Η ισχυρή οξειδωτική τους ικανότητα έχει σαν αποτέλεσμα τη μη επιλεκτική προσβολή οργανικών τοξικών ουσιών και παθογόνων παραγόντων και μέσω υπεροξειδικών ριζών τα αποικοδομούν προς CO2 και ανόργανα άλατα. Το γεγονός αυτό αποκτά ιδιαίτερη σημασία όταν τα υγρά απόβλητα περιέχουν χημικές ενώσεις με διαφορετική σύσταση και ιδιότητες (π.χ. διαλύτες, χρωστικές), καθώς και παθογόνους μικροοργανισμούς. Η ετερογενής φωτοκατάλυση λαμβάνει χώρα κατά την αλληλεπίδραση του φωτός (UV-A) με έναν ημιαγώγιμο καταλύτη όπως το διοξείδιο του τιτανίου (ΤiΟ2), ενώ η ομογενής φωτοκατάλυση κατά τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά τον φωτισμό (UV/Vis) μιγμάτων Fe3+/Η2Ο2 (photo-Fenton) και [FeIII(C2O4)3]3-/H2O2 (ferrioxalate)
description: Health units such as medical, biochemical and molecular laboratories produce liquid hazardous medical waste (LHMW). Depending on its composition, LHMW may be classified as toxic (LHMW-TC), infectious (LHMW-IN), or mixed (infectious and toxic, LHMW-MC). LHMW is heterogeneous regarding its constitution, a property that hampers the use of a universal processing method that would effectively deactivate any kind of pollutant and pathogen. Furthermore, application of currently available, traditional, liquid waste processing methods entails several intermediate processing steps that require expensive equipment, which results in high processing costs. Moreover, available methods are not fully effective at several cases, as they are unable to completely inactivate the abovementioned pollutants. The main aim of the present work was the implementation and optimization of two powerful methods, namely the heterogeneous and homogeneous photocatalytic oxidation, that are able to completely inactivate both chemical organic pollutants and pathogens. The high efficiency of these methods leans on the production, through pertinent catalytic reactions, of hydroxyl radicals (HΟ•), which represent the second most powerful oxidant in nature. Due to their high oxidant properties, their mode of action is non-specific and results in the degradation of organic toxic substances and pathogens to CO2 and inorganic salts. This is particularly important in the case of liquid waste, which may contain chemical compounds of different composition and properties (e.g. solvents, pigments), as well as pathogenic microorganisms. Heterogeneous photocatalysis takes place during the interaction of light (UV-A) with a semiconductor catalyst such as titanium dioxide (TiO2), while homogeneous photocatalysis occurs during the interaction of light (UV/Vis) with mixtures of Fe3+/Η2Ο2 (photo-Fenton) and [FeIII(C2O4)3]3-/H2O2 (ferrioxalate).