Νέα καταλυτικά και φωτοκαταλυτικά υλικά για αποδόμηση ρύπων στο υδάτινο περιβάλλον

Abstract

Due to the reckless consumption of medicines, which leads to the pollution of the aquatic ecosystem, and the inefficiency of the existing conventional wastewater treatment methods, the need for environmental protection becomes imperative. Although the concentrations of micro-pollutants are very small, of the order of ng / L - μg / L, their accumulation and their penetration into the environment is dangerous for humans and animals.For this reason, it is considered necessary to further treat them to remove the above synthetic organic substances from the secondary effluents of wastewater treatment plants, in order to ensure the safe disposal of waste in the environment free of traces of toxic micro-pollutants. The complexity of waste generation leads to the choice of different treatment methods for each pollutant separately, applied individually or in combination with other processes to simultaneously deal with multiple fronts, such as reduction of organic load and toxicity, disinfection and removal of micro-pollutants.A number of technologies that serve this purpose are the Advanced Oxidation Processes (AOPs), which have been characterized as water treatment processes at mild temperatures and pressures. They are defined as oxidation methods, which are based on the creation of strong oxidizing species, such as hydroxyl radicals, and aim at the oxidation of both organic pollutants and inorganic components present in liquid waste and are difficult to decompose biologically into simpler end products. The creation of radicals in these processes is done through various methods, such as the use of UV radiation, ultrasound, heterogeneous activation of persulfates, electrochemical oxidation and the use of heat.The main purpose of the doctoral dissertation is to investigate the removal of micro-pollutants, especially drugs (antibiotics, anti-inflammatory and antihypertensive) from the liquid phase by applying various advanced oxidation processes using new catalysts, focusing on real water matrices.

Λόγω της αλόγιστης κατανάλωσης φαρμάκων, η οποία οδηγεί στην ρύπανση του υδάτινου οικοσυστήματος, και της αναποτελεσματικότητας των υπαρχουσών συμβατικών μεθόδων επεξεργασίας λυμάτων, η ανάγκη για προστασία του περιβάλλοντος καθίσταται επιτακτική. Αν και οι συγκεντρώσεις των μικρορύπων είναι ιδιαίτερα μικρές, της τάξης των ng/L - μg/L, η συσσώρευση αυτών και η εισχώρηση τους στο περιβάλλον είναι επικίνδυνη για τον άνθρωπο και τα ζώα.Για αυτό τον λόγο, κρίνεται απαραίτητη η περαιτέρω επεξεργασία τους για την απομάκρυνση των παραπάνω συνθετικών οργανικών ουσιών από τις δευτεροβάθμιες εκροές των εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων, ώστε να εξασφαλίζεται η ασφαλής διάθεση των αποβλήτων στο περιβάλλον απαλλαγμένων από ίχνη τοξικών μικρορύπων. Η πολυπλοκότητα στη σύσταση των αποβλήτων οδηγεί στην επιλογή διαφορετικών μεθόδων αντιμετώπισης για κάθε ρύπο χωριστά, που να εφαρμόζονται εξατομικευμένα ή σε συνδυασμό με άλλες διεργασίες ώστε να αντιμετωπίζει ταυτόχρονα πολλαπλά μέτωπα, όπως μείωση του οργανικού φορτίου και της τοξικότητας, απολύμανση και απομάκρυνση μικρορύπων.Μια σειρά τεχνολογιών που εξυπηρετούν αυτό το σκοπό είναι οι Προηγμένες Διεργασίες Οξείδωσης (Advanced Oxidation Processes, AOPs), οι οποίες έχουν χαρακτηριστεί ως διεργασίες επεξεργασίας ύδατος σε ήπιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Ορίζονται ως οι μέθοδοι οξείδωσης, οι οποίες βασίζονται στη δημιουργία ισχυρών οξειδωτικών ειδών, όπως οι ρίζες υδροξυλίου, και στοχεύουν στην οξείδωση τόσο των οργανικών ρύπων όσο και ανόργανων συστατικών που υπάρχουν στα υγρά απόβλητα και είναι δύσκολο να αποδομηθούν βιολογικά σε απλούστερα τελικά προϊόντα. Η δημιουργία των ριζών στις διεργασίες αυτές γίνεται μέσω διαφόρων μεθόδων, όπως η χρήση ακτινοβολίας UV, υπερήχων, ετερογενούς ενεργοποίησης υπερθειικών αλάτων, ηλεκτροχημικής οξείδωσης καθώς και με την χρήση θερμότητας.Ο κύριος σκοπός της διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση της απομάκρυνσης μικρορύπων, και κυρίως φαρμακευτικών ουσιών (αντιβιοτικά, αντιφλεγμονώδη και αντιυπερτασικά) από την υγρή φάση με την εφαρμογή διαφόρων διεργασιών προηγμένης οξείδωσης με την χρήση νέων καταλυτών, εστιάζοντας σε πραγματικές μήτρες.