Razgradnja diklofenaka u vodi UV/TiO2 procesom

diplomski rad

• Naslov (engleski): Degradation of diclofenac in water by UV/TiO2 process
• Autor: Tatjana Radanović
• Mentor: Ana Lončarić Božić (mentor)
• Član povjerenstva: Ana Lončarić Božić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Hrvoje Kušić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Danijela Ašperger (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2014-10-28, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Kemijsko inženjerstvo; Zaštita okoliša u kemijskom inženjerstvu

Sažetak

Usprkos činjenici da su farmaceutici namijenjeni u pozitivne svrhe kao što su liječenje i sprječavanje raznih bolesti, danas se smatraju i tzv. novim onečišćivalima. Za sada je zabilježen njihov utjecaj na vodene ekosustave ali ne i na zdravlje ljudi i životinja. Zbog straha od daljnjeg lošeg utjecaja na okoliš Europska komisija revizijom Direktive 2013/39/EU dodaje na tzv. „watch“ listu tvari čiji će se utjecaj pratiti u budućnosti po prvi put farmaceutike, među kojima i diklofenak (DCF) istraživan u ovom radu. Iz tog razloga javila se potreba za pronalaskom metode za obradu otpadnih voda koja bi bila učinkovita ali i ekološki prihvatljiva. Kao najbolje metode pokazale su kemijske metode i to napredni oksidacijski procesi (engl. Advanced Oxidation Processes, AOP). Cilj ovog rada bio je primijeniti UV-A/TiO2 proces za razgradnju DCF-a u vodi i odrediti utjecaj procesnih parametara (pH vrijednosti i koncentracije katalizatora) na učinkovitost obrade. Utjecaj ključnih parametara primijenjenog fotokatalitičkog procesa obrade (pH i koncentracija katalizatora TiO2) na njihovu učinkovitost ispitan je korištenjem kombinacije punog faktorskog plana i metode odzivnih površina (RSM). Utvrđeno je da razgradnja prati kinetiku drugog reda. Maksimalna brzina razgradnje otopine DCF-a iznosi 4,052 M^-1s^-1 i postiže se pri pH 6 i γ(TiO2)=1,3055 g/L a bliska je vrijednosti predviđenoj modelom (4,074 M^-1s^-1). Pokazano je da γ(TiO2) ima značajan utjecaj na brzinu razgradnje u ispitivanom području dok pH nema. Utvrđeno je da se provedbom UV-A/TiO2 procesa na optimalnim uvjetima uz potpunu konverziju DCF-a postiže stupanj mineralizacije > 90%. Usporedbom konverzije i mineralizacije može se zaključiti da razgradnjom DCF-a nastaju brzo mineralizirajući produkti. Učinkovitost postupka pri optimalnim uvjetima uspoređena je s vremenom potrebnim za postizanje referentnih intervala stupnja mineralizacije te su praćene promjene u vrijednosti kemijske i biokemijske potrošnje kisika (KPK i BPK5) te toksičnosti na Vibrio fischeri.

Sažetak (engleski)

Despite the fact that pharmaceuticals are made for positive purposes such as treatment and prevention of various diseases, today they are include in a group of a new pollutants. There is only a record of their impact on aquatic ecosystems so far, but no on human and animal health. Due to fear of further adverse impact on the environment, the European Commission in revision of Directive 2013/39/EU on the so-called "watch" list of substances whose impact will be monitored in the future added for the first time pharmaceuticals, including diclofenac (DCF) which was studied in this paper. Due to this reasons there is a need to find a method to treat the wastewater that would be effective, but also environmentally acceptable. Chemical methods such as advanced oxidation processes have proven to be the best methods. The aim of this study was to apply UV-A/TiO2 process for the degradation of DCF in the water and to determine the influence of process parameters (pH and concentration of catalyst) on the effectiveness of treatment. The impact of key parameters of the applied photocatalytic process (pH and concentration of catalyst TiO2) on their efficiency was tested using a combination of full factorial design and Response Surface Methodology (RSM). It was found that the degradation follows second order kinetics. The maximum rate of the degradation solution DCF is 4,052M^-1s^-1 and it is achieved at pH 6 and γ (TiO2) = 1.3055 g/L which is close to the value of the predicted model (4,074 M^-1s^-1). It is shown that γ(TiO2) has a significant effect on the degradation rate in the test area, while the pH has no effect. It was found that the implementation of UV-A/TiO2 process in optimal conditions with complete conversion of DCF achieves the degree of mineralization > 90%. Comparison of the conversion and mineralization leads to conclusion that the degradation of DCF forms rapidly mineralizing products. The effectiveness of the procedure under optimal conditions was compared to time required to achieve the degree of mineralization of reference intervals and changes in the value of chemical and biochemical oxygen demand (COD and BOD5) and toxicity to Vibrio fischeri has also been monitored.

• Ključne riječi: diklofenak; farmaceutici; fotokatalitički procesi; titanov dioksid
• Ključne riječi (engleski): diclofenac; pharmaceuticals; photocatalytic process; titanium dioxide
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:508425
• Studijski program: Naziv: Kemija i inženjerstvo materijala; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (mag. ing. cheming.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Zatvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2016-12-15 14:20:01