Εφαρμογή τροποποιημένων καταλυτών Cu/TiO2 για τη φωτοκαταλυτική αποικοδόμηση μίγματος αντιβιοτικών φαρμάκων σε υδατικά διαλύματα
Creators: name: Χατζησαλάτα, Ζωή-Ειρήνη Ευάγγελου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Φωτοκατάλυση
Αντιβιοτικά
Τροποποιημένοι καταλύτες
Photocatalysis
Antibiotics
Doped catalysts

description: Οι φαρμακευτικές ενώσεις και τα προϊόντα προσωπικής φροντίδας αποτελούν χημικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται σε μεγάλο βαθμό από τον άνθρωπο για προσωπική χρήση αλλά και στην κτηνοτροφία. Τα τελευταία χρόνια πολλές από τις ενώσεις αυτές θεωρούνται αναδυόμενοι ρύποι του περιβάλλοντος με αποτέλεσμα να έχουν προκαλέσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας, λόγω των επιπτώσεων του στους υδάτινους αποδέκτες και τελικά στην υγεία των ανθρώπων. Η παρουσία τους είναι συχνή αν και σε χαμηλές συγκεντρώσεις, γεγονός που καθιστά αναγκαία τη διερεύνηση συγκεκριμένων ενώσεων. Οι αντιβιοτικές φαρμακευτικές ενώσεις, αποτελούν μία κατηγορία που ανιχνεύεται συχνά στα περιβαλλοντικά δείγματα. Η παρουσία τους, όπως και η απομάκρυνση τους έχουν διερευνηθεί σε μεγάλο βαθμό τα τελευταία χρόνια υπάρχουν ακόμα αναπάντητα ερωτήματα όσον αφορά στην πιθανή συνεργιστική δράση που εμφανίζουν όταν απαντώνται σε μίγματα. Εδώ και αρκετά χρόνια υπάρχει αυξημένο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη αποτελεσματικότερων και φιλικών προς το περιβάλλον μεθόδων απομάκρυνσης των ρύπων από τα υδατικά απόβλητα και για το λόγο αυτό χρησιμοποιούνται σε μεγάλο βαθμό οι Προχωρημένες Οξειδωτικές Μέθοδοι (Π.Ο.Μ.Α.). Η αποτελεσματικότητα τους στηρίζεται στην παραγωγή των ριζών υδροξυλίου, που αποτελούν ισχυρά οξειδωτικά μέσα. Στις Π.Ο.Μ.Α. εντάσσεται η ετερογενής φωτοκατάλυση, η οποία πλεονεκτεί έναντι άλλων τεχνικών απομάκρυνσης καθώς εφαρμόζεται σε συνθήκες περιβάλλοντος, παρουσία ηλιακής ακτινοβολίας και οδηγεί στην πλήρη ανοργανοποίηση του οργανικού άνθρακα σε CO2. Η ετερογενής φωτοκατάλυση με χρήση TiO2 ως φωτοκαταλύτη αποτελεί μία αποτελεσματική τεχνολογία αποικοδόμησης ρύπων, καθώς ο καταλύτης εμφανίζει πλήθος πλεονεκτημάτων και είναι ευρέως διαθέσιμος και κατ’ επέκταση χρησιμοποιούμενος. Ωστόσο, εμφανίζει ορισμένα μειονεκτήματα όπως το μήκος δεσμού του που είναι 3,2 eV και δεν δύναται να αξιοποιηθεί περισσότερο από το 2,5-3,5% της ηλιακής ενέργειας από το TiO2. Για το λόγο αυτό η ερευνητική κοινότητα αναζητά άλλες λύσεις που να προσπερνούν τα μειονεκτήματα της χρήσης του καταλύτη αυτού. Με βάση τα παραπάνω, σκοπός της εργασίας είναι η εφαρμογή και η βελτιστοποίηση της ετερογενούς φωτοκατάλυσης παρουσία τροποποιημένων καταλυτών TiO2 με Cu στην αποικοδόμηση μίγματος αντιβιοτικών φαρμάκων και συγκεκριμένα των isoniazid, metronidazole, sulfadiazine, sulfamethoxazole, trimethoprim, norfloxacin, moxilfloxacin και lincomycin, οι οποίες ανιχνεύονται συχνά σε υδατικά περιβαλλοντικά δείγματα. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα και μελέτες σε συνθήκες που επηρεάζουν την ετερογενή φωτοκατάλυση όπως είναι η μεταβολή του pH ή η συγκέντρωση του καταλύτη. Επιλέχθηκαν οι βέλτιστες συνθήκες. Ακόμη εξετάστηκε η επίδραση ουσιών που δρουν ως παρεμποδιστές με σκοπό τη διερεύνηση του μηχανισμού οξείδωσης στη διαδικασία και πραγματοποιήθηκε εκτενής σύγκριση μεταξύ των δύο καταλυτών. Τέλος, μελετήθηκε η ίδια διαδικασία σε υπόστρωμα εξόδου μονάδας επεξεργασίας υδατικών αποβλήτων και ακολούθησε η μελέτη ανοργανοποίησης των οργανικών ρύπων με χρήση TOC και Ιοντική Χρωματογραφία
description: Pharmaceuticals and personal care products are chemical compounds that are widely used by humans as well as personal and livestock use. Over last few years, many of these compounds have been considered emerging environmental pollutants and as a result they have aroused the interest of the scientific community due to their impacts on water recipients and ultimately on human health. Their presence is frequent and at low concentrations, which necessitates the investigation of specific compounds. Antibiotic compounds are a class often found in environmental samples. Their presence, as well as their removal, have been extensively investigated in recent years, there are still unanswered questions about the possible synergistic action that occurs when they are found in mixtures. For several years there has been increasing interest in developing more efficient and environmentally friendly methods of removing pollutants from wastewaters and for this reason Advanced Oxidative Methods (AOPs) are widely used. Their effectiveness is based on the production of hydroxyl radicals, which are powerful oxidizing agents. In these technologies is included heterogeneous photocatalysis, which present advantages over other removal techniques as it is applied in ambient conditions, in the presence of solar radiation and lead to the complete mineralization of organic carbon in CO2. Heterogeneous photocatalysis using TiO2 as a photocatalyst is an effective pollutant degradation technology, as the catalyst exhibits many advantages and is widely available and therefore widely used. However, it has some disadvantages such as its bond length of 3.2 eV and cannot be exploited by more than 2.5-3.5% of the solar energy. For this reason the research community is looking for other solutions to overcome the TiO2’s disadvantages. Based on the above, the aim of the work is to apply and optimize heterogeneous photocatalysis in the presence of modified TiO2 - P25 with Cu in the degradation of a mixture of antibiotic drugs, in particular isoniazid, metronidazole, sulfadiazine, sulfamethoxazole, trimethoprim, norfloxacin, moxifloxacin and lincomycin which are often detected in aquatic environmental samples. The parameters that affect heterogeneous photocatalysis such as catalyst ‘s concentration and pH were studied. Optimal conditions were selected. The effect of substances that act as scavengers on the process was also examined and an axtensive compraris was made between the two catalysts. Finally, the same procedure was studied on a substrate outlet substrate of a wastewater treatment plant followed by the study of the mineralization of organic pollutants using TOC and Ion Chromatography