Ετερογενής ενεργοποίηση υπερθειικών αλάτων με χρήση καταλυτών BaxSr1-xNiO3
Ετερογενής ενεργοποίηση υπερθειικών αλάτων με χρήση καταλυτών BaxSr1-xNiO3
Date
2022-11
Authors
Λαγουδάκη, Βασιλική
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Τα τελευταία χρόνια, καταγράφεται αξιοσημείωτη αύξηση στην ανίχνευση φαρμακευτικών προϊόντων στις εκροές των μονάδων επεξεργασίας λυμάτων καθώς και στον υδροφόρο ορίζοντα. Για την αντιμετώπιση του συγκεκριμένου προβλήματος, οι Προηγμένες Διεργασίες Οξείδωσης (Advanced Oxidation Processes, AOPs) λαμβάνουν όλο και μεγαλύτερη προσοχή, λόγω των ελπιδοφόρων αποτελεσμάτων που εμφανίζουν στον καθαρισμό και την απολύμανση των υδάτων. Κοινός άξονας δράσης των διεργασιών αυτών είναι η δημιουργία δραστικών οξειδωτικών ειδών (κυρίως ριζών υδροξυλίου και θειικών ριζών). Μία πολλά υποσχόμενη κατηγορία των Προηγμένων Διεργασιών Οξείδωσης είναι η ενεργοποίηση υπερθειικών αλάτων.
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη της ετερογενούς ενεργοποίησης του υπερθειικού άλατος του νατρίου (Sodium persulfate, SPS) με χρήση καταλυτών της μορφής 〖Ba〗_x 〖Sr〗_(1-x) NiO_3 για την πλήρη διάσπαση του αντιβιοτικού σουλφαμεθοξαζόλη (Sulfamethoxazole, SMX) στο νερό. Για το λόγο αυτό παρασκευάστηκαν οι καταλύτες BaNiO_3 (BNO),〖 Ba〗_0.8 〖Sr〗_0.2 NiO_3 (BSNO) και 〖Ba〗_0.6 〖Sr〗_0.4 NiO_3 (B6S4NO), των οποίων ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός πραγματοποιήθηκε με τις μεθόδους: φυσικής ρόφησης αζώτου σε θερμοκρασία υγρού αζώτου (ΒΕΤ), περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD) και μέτρησης του δυναμικού ζ.
Το 〖Ba〗_0.8 〖Sr〗_0.2 NiO_3 έδειξε υψηλή δραστικότητα όσον αφορά την ενεργοποίηση του SPS (500 mg/L), με αποτέλεσμα την πλήρη αποδόμηση 0.5 mg/L SMX σε σύντομο χρονικό διάστημα. Επιπλέον δεν παρατηρήθηκαν φαινόμενα προσρόφησης και απευθείας οξείδωσης του SMX από το SPS.
Περαιτέρω πειράματα διεξήχθησαν για την μελέτη της επίδρασης διαφόρων λειτουργικών παραμέτρων του συστήματος στην διάσπαση του SMX, όπως το pH, η συγκέντρωση του καταλύτη (250-750 mg/L), η συγκέντρωση του SPS (100-750 mg/L) και η συγκέντρωση του SMX (0.25-1 mg/L).
Βρέθηκε ότι η διεργασία ευνοείται σε pH≈8, η αύξηση της συγκέντρωσης του SPS (100-500 mg/L) και της συγκέντρωσης του BSNO επιταχύνει το ρυθμό αποδόμησης του SMX καθώς και η μείωση της συγκέντρωσης του SMX οδηγεί σε μικρότερους χρόνους διάσπασης του ρύπου.
Παράλληλα, με τη βοήθεια πειραμάτων που έγιναν παρουσία κατάλληλων ουσιών που δρουν σαν παγίδες ριζών, βρέθηκε ότι το κύριο οξειδωτικό είδος στην εν λόγω διεργασία είναι οι θειικές ρίζες.
Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση του είδους της υδατικής μήτρας στον ρυθμό της αντίδρασης με πειράματα που πραγματοποιήθηκαν τόσο σε πραγματικές όσο και σε συνθετικές υδατικές μήτρες, όπου παρατηρήθηκε ότι τα διττανθρακικά ιόντα (〖HCO〗_3^-) και το οργανικό φορτίο είναι παράγοντες που επιβραδύνουν τη διάσπαση του SMX.
Description
Keywords
Προηγμένες διεργασίες οξείδωσης, Αποδόμηση σουλφαμεθοξαζόλης, Ενεργοποίηση υπερθειικών αλάτων