Please use this identifier to cite or link to this item:
https://hdl.handle.net/20.500.14279/8610| Title: | Απομάκρυνση της μικροκυστίνης-LR, μέσω ενισχυμένης φωτοκατάλυσης της τιτάνιας με οξειδωτικά που παράγουν θειϊκές ρίζες | Authors: | Μποραή, Ιωσήφ | Keywords: | Κυανοτοξίνες;Ενδιάμεσα προϊόντα οξείδωσης;TiO2;Φωτοκατάλυση;Υπερθειϊκό κάλιο;Υπεροξυμονοθειικό κάλιο | Advisor: | Αντωνίου, Μαρία Γ. | Issue Date: | 2016 | Department: | Department of Environmental Science and Technology | Faculty: | Faculty of Geotechnical Science and Environmental Management | Abstract: | Η παρούσα πτυχιακή εργασία αποσκοπούσε στην επεξεργασία δειγμάτων νερού για την απομάκρυνση της κυανοτοξίνης μικροκυστίνη-LR (MC-LR), μέσω Προχωρημένων Οξειδωτικών Μεθόδων Αντιρρύπανσης (ΠΟΜΑ). Η εν λόγω έρευνα επιλέχθηκε για να συνδυάσει τις θειικές ρίζες που παράγονται από οξειδωτικά (υπερθειϊκό κάλιο (PS, K2S2O8) και υπεροξυμονοθειικό κάλιο (PMS, KΗSΟ5)) μαζί με τη φωτοκατάλυση της τιτάνιας (TiO2). Αρχικά βρέθηκαν οι βέλτιστες πειραματικές συνθήκες για την διεξαγωγή των πειραμάτων με συγκέντρωση της MC-LR ~5 mg/L, συγκέντρωση της TiO2 10 mg/L και συγκέντρωση των οξειδωτικών 10 mg/L (γραμμοϊσοδύναμα του PS) και η απόσταση του δοχείου αντίδρασης από το λαμπτήρα UVA ήταν στα 20 cm. Σε αυτή την απόσταση υπολογίστηκε η μέση ροή φωτονίων για λ=365 nm να ισούται με 35.58±3.06 W (και προσδιορίστηκε με την Aκτινομετρία τρις οξαλικού σιδηρούχου (ΙΙΙ) καλίου, K3[Fe(C2O4)3]). Θέλαμε να προσδιορίσουμε τον τύπο των ριζών μέσω της ενισχυμένης φωτοκατάλυσης με τη χρήση εκλεκτικών καταστολέων ως προς τις θειικές και τις υδροξυλικές ρίζες. Αυτό πραγματοποιήθηκε με τη χρήση της μεθανόλης (ΜeOH), η οποία παράγει θειικές και υδροξυλικές ρίζες, καθώς επίσης και τη χρήση της τετρα-βουτυλικής αλκοόλης (TBA), η οποία παράγει μόνο υδροξυλικές ρίζες. Η ΜeOH και η TBA που χρησιμοποιήθηκαν ως ανιχνευτές με μοριακή αναλογία [ανιχνευτή] / [οξειδωτικό] = 1000 συνδυάστηκαν και με τα δυο οξειδωτικά (PS και PMS) και τα αποτελέσματα δείχνουν ότι και οι δύο τύποι ριζών έχουν σημαντική συμβολή στην απομάκρυνση της MC-LR. Στην εν λόγω μελέτη έγινε επίσης ανίχνευση των ενδιάμεσων προϊόντων οξείδωσης που σχηματίστηκαν κατά την συμβατική και ενισχυμένη φωτοκατάλυση για την απομάκρυνση της MC-LR. Η αρχική συγκέντρωση της τοξίνης σε αυτά τα πειράματα ήταν ~10 mg/L και η ανάλυση των δειγμάτων έγινε στην UPLC/MS/MS. Έμφαση δόθηκε στα αρχικά στάδια αποδόμησης της MC-LR με συμβατική και ενισχυμένη φωτοκατάλυση, όπου ανιχνεύτηκαν νέα ενδιάμεσα προϊόντα οξείδωσης με m/z = 1027,5, τα οποία αντιστοιχούν σε δύο αντικαταστάσεις υδροξυλίου των ακόρεστων δεσμών του άνθρακα της τοξίνης. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτή είναι η πρώτη μελέτη που γίνεται αναφορά σε πολλαπλά ενδιάμεσα προϊόντα που αντιστοιχούν σε m/z = 1027,5, σε σχέση με άλλη μελέτη που χρησιμοποίησαν συμβατική φωτοκατάληση του TiO2 ή ενίσχυση με οξειδωτικά (H2O2) της φωτοκατάλυσης του TiO2. Η τοξικότητα των δειγμάτων αξιολογήθηκε με βιοδοκιμές που μετρούν την αναστολή του v ενζύμου πρωτεινική φωσφατάση (ΡΡ1). Τα αποτελέσματα των βιοδοκιμών έδειξαν ότι η σειρά για πλήρη μείωση της τοξικότητας ήταν UVA/TiO2/PMS (5 λεπτά) > UVA/TiO2/PS (10 λεπτά) >> UVA/TiO2 (15 λεπτά). Τέλος τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι δύο ρίζες που αντιδρούν από τους εκλεκτικούς καταστολείς και με τα δύο οξειδωτικά έχουν σημαντική συμβολή μέσω τις ενισχυμένης φωτοκατάλυσης τoυ TiO2 για την απομάκρυνση της MC-LR. Η σειρά απόδοσης των επεξεργασιών στα 5 λεπτά ήταν UVA/TiO2/PS/TBA > UVA/TiO2/PMS/TBA >> UVA/TiO2/PS/MeOH >>> UVA/TiO2/PMS/MeOH. | Description: | This project aimed to study the removal of microcystin-LR (MC-LR) with Advance Oxidation Process (AOPs) from water. The project investigated the coupling of sulfate radical generating oxidants, (persulfate (PS, K2S2O8) and peroxymonosulfate (PMS, KΗSΟ5)) with TiO2 photocatalysis. Preliminary experiments indicated that the optimum degradation conditions were toxin initial concentration ~5 mg/L, TiO2 at 10 mg/L, oxidants at 10 mg/L and distance of reactor vessel from UVA lamp at 20 cm. The estimated electrical energy per order (EEO) and resulted into an average photon flux at λ= 365 nm of 35.58±3.06 W (determined with Ferrioxalate Actinometry, K3[Fe(C2O4)3]). Methanol (MeOH) and tetra-butyl alcohol (TBA) were used as radical scavengers at a [probe]/[oxidant]=1000 molar ratio for both oxidants coupling with sulfate and hydroxyl radicals which indicated that both types of radicals have a significant contribution towards MC-LR degradation. In addition, the transformation production formed during conventional and enhanced photocatalytic degradation of MC-LR were identified with a UPLC/MS/MS. Focusing on unveiling the initial stages of MC-LR degradation with conventional and enhanced photocatalysis, new transformation products with m/z = 1027.5 were identified that correspond to two hydroxyl substitutions of the unsaturated carbon bonds of the toxin. It is important to mention that this is the first study that has reported multiple peaks of the m/z = 1027.5, with conventional or enhanced with oxidants TiO2 photocatalysis. Toxicity studies was measured based on the inhibition of the protein phosphatases enzymes (PP1). The results of the toxicity removal for the treated samples indicated that all treatments were capable of eliminating toxicity and followed the order of UVA/TiO2/PMS > UVA/TiO2/PS>> UVA/TiO2. Finally quenching studies indicated that both radicals contribute towards the degradation of MC-LR for both the oxidants with the enhanced photocatalysis. The efficiencies of the treatments in 5 mins followed the order of UVA/TiO2/PS/TBA > UVA/TiO2/PMS/TBA >> UVA/TiO2/PS/MeOH >>> UVA/TiO2/PMS/MeOH. | URI: | https://hdl.handle.net/20.500.14279/8610 | Rights: | Απαγορεύεται η δημοσίευση ή αναπαραγωγή, ηλεκτρονική ή άλλη χωρίς τη γραπτή συγκατάθεση του δημιουργού και κατόχου των πνευματικών δικαιωμάτων. | Type: | Bachelors Thesis | Affiliation: | Cyprus University of Technology |
| Appears in Collections: | Πτυχιακές Εργασίες/ Bachelor's Degree Theses |
CORE Recommender
Items in KTISIS are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.