Ενεργοποίηση υπερθειικού νατρίου από τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα για την οξείδωση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες
Στην παρούσα εργασία διερευνάται διεξοδικά η αποτελεσματικότητα ενός παρασκευασμένου καταλύτη, προερχόμενου από θερμική επεξεργασία βιομάζας (biochar/BC), που έχει υποστεί τροποποίηση με ΚΟΗ, για την ενεργοποίηση του υπερθειικού νατρίου (SPS). Πιο συγκεκριμένα αναλύεται ολόκληρη η διαδικασία παραγωγ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/23518 |
| id |
nemertes-10889-23518 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Σουλφαμεθοξαζόλη Προηγμένες διεργασίεςοΟξείδωσης Βιοεξανθράκωμα Αντιβιοτικά Sulfamethoxazole Advanced oxidation processes Biochar Antibiotics |
| spellingShingle |
Σουλφαμεθοξαζόλη Προηγμένες διεργασίεςοΟξείδωσης Βιοεξανθράκωμα Αντιβιοτικά Sulfamethoxazole Advanced oxidation processes Biochar Antibiotics Καλαμπαλίκη, Δήμητρα Ενεργοποίηση υπερθειικού νατρίου από τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα για την οξείδωση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες |
| description |
Στην παρούσα εργασία διερευνάται διεξοδικά η αποτελεσματικότητα ενός παρασκευασμένου καταλύτη, προερχόμενου από θερμική επεξεργασία βιομάζας (biochar/BC), που έχει υποστεί τροποποίηση με ΚΟΗ, για την ενεργοποίηση του υπερθειικού νατρίου (SPS). Πιο συγκεκριμένα αναλύεται ολόκληρη η διαδικασία παραγωγής του καταλύτη, που προέρχεται από ριζίδια βύνης (BC-SMR), ένα απόβλητο της ζυθοποιήσης που προήλθε από την Αθηναϊκή Ζυθοποιία και στην συνέχεια ακολούθησαν οι φυσικοχημικοί χαρακτηρισμοί του.
Έχοντας παρασκευάσει τον καταλύτη αναλύεται η επίδρασή του στο σύστημα για την αποδόμηση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες. Με κύρια φαρμακευτική ουσία, το αντιβιοτικό σουλφαμεθοξαζόλη (SMX) παρατηρήθηκε ότι στη διεργασία ενεργοποίησης του υπερθειικού νατρίου μέσω BC-SMR, πραγματοποιείται αποδόμηση της SMX σε σύντομο χρονικό διάστημα, γεγονός που αποδεικνύει την επιτυχή ενεργοποίηση του SPS από το BC.
Στη πειραματική μελέτη, η οποία έλαβε χώρα σε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου (batch), διερευνήθηκε η αποδόμηση κυρίως του αντιβιοτικού SMX, αλλά και άλλων αντιβιοτικών, όπως η νορφλοξασίνη (NOR) και η αμπικιλλίνη (AMP), σε διάφορες υδατικές μήτρες με την κινητική της αντίδρασης να ακολουθεί το μοντέλο της ψευδοπρώτης τάξης.
Βρέθηκε ότι η αύξηση της συγκέντρωσης του BC οδηγεί σε γρηγορότερη απομάκρυνση της SMX ενώ η απουσία του, σηματοδοτεί ξεκάθαρα τη στασιμότητα της αντίδρασης. Αντίστοιχα συμπεράσματα διεξήχθησαν και με την παρουσία του SPS σε διάφορες συγκεντρώσεις.
Στη συνέχεια αναλύθηκε η επίδραση των διαφόρων υδατικών μητρών στο σύστημα. Σε ιδανικές συνθήκες έχοντας υπερκάθαρο νερό η SMX αποδομήθηκε πλήρως, στο διάστημα των 20 λεπτών, ενώ σε πιο πραγματικές μήτρες παρατηρήθηκε η επιβράδυνση της αποδόμησής της σε σύγκριση με τις ιδανικές συνθήκες.
Η διεργασία μελετήθηκε εκτενέστερα με την εξέταση σημαντικών παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοση της διεργασίας, όπως το pH του διαλύματος, η παρουσία αλάτων και ο μηχανισμός της αντίδρασης. Φάνηκε πως η διεργασία ευνοείται σε όξινες συνθήκες, τα άλατα δεν αναστέλλουν σημαντικά τη συνολική διεργασία, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις ευνοούν την αντίδραση και ο μηχανισμός ακολουθεί τη ριζική οδό με υπάρχουσες τόσο τις υδροξυλικές όσο και τις θειικές ρίζες.
Με το πέρας της παρούσας μελέτης και της ανάλυσης των αποτελεσμάτων, ο παρασκευασμένος καταλύτης κρίνεται αποτελεσματικός, με εμφανή προοπτική στην ενεργοποίηση του SPS, για την απομάκρυνση αντιβιοτικών ουσιών σε πραγματικές υδατικές μήτρες. |
| author2 |
Kalampaliki, Dimitra |
| author_facet |
Kalampaliki, Dimitra Καλαμπαλίκη, Δήμητρα |
| author |
Καλαμπαλίκη, Δήμητρα |
| author_sort |
Καλαμπαλίκη, Δήμητρα |
| title |
Ενεργοποίηση υπερθειικού νατρίου από τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα για την οξείδωση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες |
| title_short |
Ενεργοποίηση υπερθειικού νατρίου από τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα για την οξείδωση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες |
| title_full |
Ενεργοποίηση υπερθειικού νατρίου από τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα για την οξείδωση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες |
| title_fullStr |
Ενεργοποίηση υπερθειικού νατρίου από τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα για την οξείδωση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες |
| title_full_unstemmed |
Ενεργοποίηση υπερθειικού νατρίου από τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα για την οξείδωση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες |
| title_sort |
ενεργοποίηση υπερθειικού νατρίου από τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα για την οξείδωση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/23518 |
| work_keys_str_mv |
AT kalampalikēdēmētra energopoiēsēypertheiikounatriouapotropopoiēmenabioexanthrakōmatagiatēnoxeidōsēpharmakeutikōnousiōnseydatikesmētres AT kalampalikēdēmētra activationofsodiumpersulfatefrommodifiedbiocharsfortheoxidationofpharmaceuticalsubstancesinaqueousmatrices |
| _version_ |
1771297181135798272 |
| spelling |
nemertes-10889-235182022-10-26T03:34:26Z Ενεργοποίηση υπερθειικού νατρίου από τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα για την οξείδωση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες Activation of sodium persulfate from modified biochars for the oxidation of pharmaceutical substances in aqueous matrices Καλαμπαλίκη, Δήμητρα Kalampaliki, Dimitra Σουλφαμεθοξαζόλη Προηγμένες διεργασίεςοΟξείδωσης Βιοεξανθράκωμα Αντιβιοτικά Sulfamethoxazole Advanced oxidation processes Biochar Antibiotics Στην παρούσα εργασία διερευνάται διεξοδικά η αποτελεσματικότητα ενός παρασκευασμένου καταλύτη, προερχόμενου από θερμική επεξεργασία βιομάζας (biochar/BC), που έχει υποστεί τροποποίηση με ΚΟΗ, για την ενεργοποίηση του υπερθειικού νατρίου (SPS). Πιο συγκεκριμένα αναλύεται ολόκληρη η διαδικασία παραγωγής του καταλύτη, που προέρχεται από ριζίδια βύνης (BC-SMR), ένα απόβλητο της ζυθοποιήσης που προήλθε από την Αθηναϊκή Ζυθοποιία και στην συνέχεια ακολούθησαν οι φυσικοχημικοί χαρακτηρισμοί του. Έχοντας παρασκευάσει τον καταλύτη αναλύεται η επίδρασή του στο σύστημα για την αποδόμηση φαρμακευτικών ουσιών σε υδατικές μήτρες. Με κύρια φαρμακευτική ουσία, το αντιβιοτικό σουλφαμεθοξαζόλη (SMX) παρατηρήθηκε ότι στη διεργασία ενεργοποίησης του υπερθειικού νατρίου μέσω BC-SMR, πραγματοποιείται αποδόμηση της SMX σε σύντομο χρονικό διάστημα, γεγονός που αποδεικνύει την επιτυχή ενεργοποίηση του SPS από το BC. Στη πειραματική μελέτη, η οποία έλαβε χώρα σε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου (batch), διερευνήθηκε η αποδόμηση κυρίως του αντιβιοτικού SMX, αλλά και άλλων αντιβιοτικών, όπως η νορφλοξασίνη (NOR) και η αμπικιλλίνη (AMP), σε διάφορες υδατικές μήτρες με την κινητική της αντίδρασης να ακολουθεί το μοντέλο της ψευδοπρώτης τάξης. Βρέθηκε ότι η αύξηση της συγκέντρωσης του BC οδηγεί σε γρηγορότερη απομάκρυνση της SMX ενώ η απουσία του, σηματοδοτεί ξεκάθαρα τη στασιμότητα της αντίδρασης. Αντίστοιχα συμπεράσματα διεξήχθησαν και με την παρουσία του SPS σε διάφορες συγκεντρώσεις. Στη συνέχεια αναλύθηκε η επίδραση των διαφόρων υδατικών μητρών στο σύστημα. Σε ιδανικές συνθήκες έχοντας υπερκάθαρο νερό η SMX αποδομήθηκε πλήρως, στο διάστημα των 20 λεπτών, ενώ σε πιο πραγματικές μήτρες παρατηρήθηκε η επιβράδυνση της αποδόμησής της σε σύγκριση με τις ιδανικές συνθήκες. Η διεργασία μελετήθηκε εκτενέστερα με την εξέταση σημαντικών παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοση της διεργασίας, όπως το pH του διαλύματος, η παρουσία αλάτων και ο μηχανισμός της αντίδρασης. Φάνηκε πως η διεργασία ευνοείται σε όξινες συνθήκες, τα άλατα δεν αναστέλλουν σημαντικά τη συνολική διεργασία, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις ευνοούν την αντίδραση και ο μηχανισμός ακολουθεί τη ριζική οδό με υπάρχουσες τόσο τις υδροξυλικές όσο και τις θειικές ρίζες. Με το πέρας της παρούσας μελέτης και της ανάλυσης των αποτελεσμάτων, ο παρασκευασμένος καταλύτης κρίνεται αποτελεσματικός, με εμφανή προοπτική στην ενεργοποίηση του SPS, για την απομάκρυνση αντιβιοτικών ουσιών σε πραγματικές υδατικές μήτρες. In this present study, the effectiveness of a prepared catalyst, derived from biomass heat treatment (biochar/BC), modified with KOH, for activation of sodium persulfate (SPS) is thoroughly investigated. More specifically the whole production of the catalyst derived from spent malt rootlets (BC-SMR), a brewing waste that came from the Athenian Brewery, is analyzed, and then followed by its physicochemical characterization. Having prepared the catalyst, its effect on the system for degradation of pharmaceutical substances in aqueous matrices is analyzed. The main substance is the antibiotic sulfamethoxazole (SMX) and it was observed that during the sodium persulfate activation process from biochar, the degradation of SMX takes place in a short period of time which proves the successful activation of SPS by BC. In the experimental study, which took place in a batch reactor, the degradation of the antibiotic SMX mainly, but also of other antibiotics, such as norfloxacin (NOR) and ampicillin (AMP), was investigated in various aqueous matrices permitting us to find out that reaction kinetics follows the pseudo-first order model. It was found that increasing the concentration of BC leads to faster removal of SMX while its absence clearly results in the stagnation of the reaction. Corresponding conclusions were drawn with the presence of SPS in various concentrations. The effect of different aqueous matrices on the system was then analyzed. In ideal conditions with ultrapure water, SMX was completely degraded within 20 minutes, while in more realistic matrices its degradation was observed to slow down compared to ideal conditions. The process was further studied by examining important factors affecting the process performance, such as solution pH, presence of salts and reaction mechanism. It was seen that the process is favored in acidic conditions, the salts do not significantly inhibit the overall process, while in some cases they favor the reaction, and the mechanism follows the radical pathway with both hydroxyl and sulfate radicals present. At the end of the present study and the analysis of the results the prepared catalyst is proven to be effective, with an obvious perspective in the activation of SPS, for the removal of antibiotic substances in real aqueous matrices. 2022-10-25T10:29:51Z 2022-10-25T10:29:51Z 2022-10-11 https://hdl.handle.net/10889/23518 el application/pdf |
