Razgradnja neonikotinoidnih insekticida na kompozitnim fotokatalizatorima

undergraduate thesis

• Title (english): Degradation of neonicotinoid insecticides using composite photocatalysts
• Author: Borna Gugo
• Mentor: Vesna Tomašić (mentor)
• Committee member: Vesna Tomašić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Vanja Kosar (član povjerenstva)
• Committee member: Željka Ujević Andrijić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2022-09-21, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Chemical Engineering

Abstract

Zbog prekomjerne primjene pesticida u posljednjim desetljećima, dolazi do njihove bioakumulacije u okolišu te postaju sve veća prijetnja za ljude i ekosustav. Stoga se razvijaju različiti postupci za njihovo uklanjanje iz otpadnih voda i tla, pri čemu posebnu važnost imaju napredni postupci fotokatalitičke razgradnje. U ovom radu izučavana je fotokatalitička aktivnost novih kompozitnih fotokatalizatora TiO2- SBA-15 i TiO2-MCM-41 te je njihova fotoaktivnost uspoređena sa aktivnošću polaznih mezoporoznih materijala SBA-15 i MCM-41 koji nisu sadržavali TiO2 koji predstavlja uobičajeni poluvodički materijal koji se primjenjuje za fotorazgradnju. Fotokatalitička razgradnja provedena je u kotlastom reaktoru sa fotokatalizatorom suspendiranim u reakcijskoj smjesi. Kao izvor zračenja za fotokatalitičku razgradnju korištena je Pen-Ray lampa. Mjerenja su provedena pri konstantnoj početnoj koncentraciji imidakloprida od 10 ppm. Reakcija je praćena mjerenjem konverzije imidakloprida u određenim vremenskim intervalima, a za tu svrhu primijenjena je tekućinska kromatografija visoke učinkovitosti. Eksperimentalna istraživanja uključivala su i mjerenje promjene pH, promjene koncentracije otopljenog kisika te promjene ukupnog organskog ugljika na početku i nakon provedene fotokatalitičke razgradnje. Rezultati istraživanja pokazali su da je razgradnja imidakloprida moguća jedino uz primjenu TiO2 katalizatora i odgovarajućeg izvora zračenja (u našem slučaju UVA). Mezoporozni materijal MCM-41 pokazao se učinkovitijim od SBA-15.. U završnom dijelu ispitivanja dobiveni eksperimentalni podaci testirani su na model kotlastog reaktora uz kinetički model za reakciju prvoga reda te su određene konstante brzine reakcije, k i korijeni srednjeg kvadratnog odstupanja, SD.

Abstract (english)

Excessive usage of pesticides for the last several decades resulted in their bioaccumulation in the environment and thus presenting growing threat to humans and ecosystem. In order to remove the remains of pesticides from wastewaters and soil, different methods are being developed, whereas advanced procedures of photocatalytic degradations become more and more important. This work studied photocatalytic activity of new composite photocatalysts TiO2-SBA-15 and TiO2-MCM-41. Their photoactivity was compared to the activity of the initial mesoporous materials SBA-15 and MCM-41 that did not contain TiO2. TiO2 represents ordinary semiconductor material that is used for photocatalytic degradation. Photocatalytic degradation was performed in batch reactor with photocatalyst suspended in the reaction mixture. Pen-Ray lamp was used as a radiation source for photocatalytic degradation. Measurements were conducted at the constant initial imidacloprid concentration of 10 ppm. The reaction was observed by measuring conversion of imidacloprid at certain time intervals, and high performance liquid chromatography (HPLC) was used for that purpose. Experimental measurements included the changes in pH, in concentration of dissolved oxygen, and in changes of total organic carbon at the beginning and after the photocatalytic degradation. The results showed that the degradation of imidacloprid is possible only with application of TiO2 catalyst and adequate radiation source (UVA in this case). Mesoporous material MCM- 41 proved to be more efficient than SBA-15. In the final part of the test, the achieved experimental results were tested on the batch reactor model with the kinetic model for firstorder reaction, and the reaction rate constants, k, and the root mean square deviation, SD, were determined.

• Keywords: pesticidi; neonikotinoidi; heterogena fotokataliza; napredni oksidacijski procesi; imidakloprid
• Keywords (english): pesticides; neonicotinoids; heterogeneous photocatalysis; advanced oxidation processes; imidacloprid
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:588268
• Project: Number: IP-2018-01-8669; Title: Intenzifikacija fotokatalitičkih i katalitičkih procesa za obradu otpadnih voda i otpadnih plinova; Acronym: IN-PhotoCat; Leader: Vesna Tomašić; Jurisdiction: Croatia; Funder: HRZZ; Funding stream: IP
• Study programme: Title: Chemical Engineering - Undergraduate study; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Access restricted to students and staff of home institution
• Created on: 2023-03-02 08:02:59