Βελτιστοποίηση της διεργασίας προσρόφησης φαινολικών συστατικών από απόβλητα ελαιουργείων σε σπόρους ροδιού
Creators: name: Παπαοικονόμου, Λυγερή Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Προσρόφηση
Απόβλητα ελαιουργείων
Φαινολικά
Adsorption
Olive mill wastewaters
Phenolics

description: Το ελαιόλαδο αποτελεί ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα έλαια παγκοσμίως. Η παραγωγή του γίνεται στα ελαιουργεία, όπου εκτός από το ελαιόλαδο, παράγονται διαφόρων ειδών ανεπιθύμητα απόβλητα. Χρόνιο περιβαλλοντικό πρόβλημα της ελαιοπαραγωγής αποτελεί η διάθεση των παραγόμενων αποβλήτων στο έδαφος και σε υδάτινους αποδέκτες. Έτσι, η ερευνητική κοινότητα βρίσκεται σε αναζήτηση τεχνικών μεμονωμένων ή σε συνδυασμό, με στόχο την αποτοξικοποίηση αποβλήτων, ανακτώντας τα τοξικά συστατικά. Οι φαινολικές ενώσεις είναι αυτές που μονοπωλούν το ενδιαφέρον, καθώς, παρά το γεγονός ότι κρίνονται τοξικές για το περιβάλλον, έχουν ευεργετική δράση στην ανθρώπινη υγεία, λόγω της ισχυρής αντιοξειδωτικής τους ικανότητας. Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν η ανάπτυξη και πρόταση μίας νέας μεθόδου αξιοποίησης του σπόρου ροδιού ως προσροφητικό μέσο φαινολικών ενώσεων από υγρά απόβλητα ελαιουργείων. Μέσω κατάλληλου πειραματικού σχεδιασμού, βασισμένου στη μεθοδολογία επιφανειών απόκρισης, μελετήθηκε η απόδοση της προσρόφησης, καθώς και η επίδραση της θερμοκρασίας, του pH του διαλύματος, της αναλογίας προσροφητικού/αποβλήτου, της αρχικής συγκέντρωσης φαινολικών συστατικών και της μέσης διαμέτρου των σωματιδίων του προσροφητικού μέσου σε αυτήν. Επίσης, εξετάστηκε ο μηχανισμός και η κινητική της διεργασίας, ενώ μελετήθηκαν και οι ισόθερμες ρόφησης. Επιπλέον, αναζητήθηκαν πιθανές τεχνικές για την αύξηση της απόδοσης και διερευνήθηκε η πιθανότητα ανάκτησης των προσροφηθέντων ενώσεων μέσω εκρόφησης σε διαλύτη μεταβαλλόμενου pH. Η διεργασία της προσρόφησης ήταν ταχεία και η ισορροπία του συστήματος επήλθε στα 20 min με μέγιστη απόδοση 92,8% σε χρόνο 10 min, θερμοκρασία 30 οC, pH 5, αναλογία προσροφητικού/αποβλήτου 0,02 g/mL, αρχική συγκέντρωση φαινολικών συστατικών 162,5 mg/L και μέση διάμετρο σωματιδίων σπόρου ροδιού 0,922 mm. Ο πιθανός μηχανισμός της προσρόφησης βάσει των πειραματικών παρατηρήσεων φάνηκε να είναι η χημική προσρόφηση, ωστόσο η διεργασία είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη και περιλαμβάνει σύνθετες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων. Διάφορα κινητικά μοντέλα μελετήθηκαν για την περιγραφή της κινητικής της προσρόφησης, η οποία φάνηκε να ακολουθεί αυτό της ψευδο-πρώτης τάξης, ενώ τα πειραματικά δεδομένα προσαρμόστηκαν καλύτερα στην ισόθερμη Langmuir. Τέλος, εξετάστηκε η ενδεχόμενη αύξηση της απόδοσης μέσω χημικής και θερμικής ενεργοποίησης, ενώ ικανοποιητική ήταν η ανάκτηση μέσω εκρόφησης (60-95%)
description: Olive oil is one of the most widely used oils in the world. It is produced in olive oil plants, where besides olive oil, various kinds of undesirable wastes are produced. Chronic environmental problem of olive oil production is the disposal of the produced wastes on the soil and in water recipients. Thus, the research community is in search of techniques, individual or in combination, in order to detoxify waste by recovering the toxic components. Phenolic compounds are the ones that monopolize the interest because, although they are toxic to the environment, they have beneficial effects on human health because of their strong antioxidant action. The main purpose of this study was to develop and propose a new method of exploitation of pomegranate seed as a sorbent of phenolic compounds from olive mill wastewater. Through the experimental design, based on the response surface methodology, adsorption process, as well as the effect of temperature, solution’s pH, adsorbent/waste ratio, initial concentration of phenolic compounds and mean particles’ diameter of the adsorbent on the adsorption yield was studied. The mechanism and the kinetics of the process were also examined, while sorption isotherms were constructed. In addition, possible techniques have been sought to increase yield and the recovery of adsorbed compounds was investigated by desorption in a pH-varying solvent. The adsorption process was rapid, and the system reached equilibrium in 20 min with a maximum yield of 92.8% achieved under the following conditions: 10 min, 30 °C, pH 5, adsorbent/waste ratio 0.02 g/mL, initial phenolic concentration 162.5 mg/L and mean diameter of pomegranate seed particles 0.922 mm. The possible mechanism of adsorption process based on the experimental observations appeared to be the chemisorption, however the process is particularly complicated and involves complex interactions between the molecules. Various kinetic models were investigated for the description of adsorption kinetics, which appeared to follow the pseudo-first order model, while the experimental data was best fitted to the Langmuir isotherm. Finally, a possible increase in adsorption yield was examined, through chemical and thermal activation, while recovery by desorption was satisfying (60-95%)