hrvatski

Uklanjanje farmaceutika iz voda naprednim oksidacijskim procesom uz Sunčevo zračenje

Prisutnost farmaceutika u vodenom okolišu u najvećoj je mjeri posljedica njihovog neučinkovitog uklanjanja na konvencionalnim uređajima za obradu komunalnih otpadnih voda. Razvojem i primjenom naprednih procesa dodatne obrade otpadnih voda mogu se ukloniti mikroonečišćivala poput farmaceutika. Jedan od najčešće detektiranih farmaceutika u okolišu, diklofenak (DCF), karakteriziraju toksičnost prema V. fischeri, mala biorazgradivosti te nije podložan fotolizi ni hidrolizi u okolišnim uvjetima. Napredni oksidacijski procesi, uz Sunčevo zračenje, pokazuju veliki potencijal kao tehnologija uklanjanja zaostalih organskih mikroonečišćivala. U ovom radu istraživana je mogućnost uklanjanja DCF-a iz vode pomoću novog kompozitnog fotokatalizatora baziranog na titanijevom dioksidu i željezom modificiranom ZSM5 sintetskom zeolitu uz Sunčevo zračenje. TiO2 karakterizira velika fotokatalitička aktivnost pod UV-A zračenjem te se učinkovitost procesa obrade dodatno povećava uvođenjem vodikova peroksida. Željezom modificirani zeolit (FeZ) pokazao je veliki adsorpcijski afinitet prema DCF-u u kiselom pH području kompleksiranjem površinski dostupnog Fe s deprotoniranom karboksilnom skupinom DCF-a, dok je pod UV-A zračenjem, uz prisutnost vodikova peroksida, fotokatalitički aktivan. Novi kompozitni fotokatalizator (TiO2-FeZ) objedinjuje fotoaktivnost TiO2 te djelovanje FeZ-a kao heterogenog katalizatora Fentonova tipa uz izvrsna adsorpcijska svojstva. DRS analizom utvrđen je linearan odnos između smanjenja širine zabranjene zone TiO2-FeZ i masenog udjela Fe, što ukazuje na prisutnost Ti-O-Fe veze koja utječe na smanjenje širine zabranjene zone uz pomicanje fotoaktivnosti prema vidljivom spektru. Učinkovitost istraživanih fotokatalitičkih procesa obrade voda vrednovana je putem uklanjanja i mineralizacije DCF-a HPLC i TOC analizom te praćenjem promjene ekoloških pokazatelja kvalitete vode (biorazgradivost BPK5/KPK, toksičnost na V. fischeri). Imobilizirani kompozitni TiO2-FeZ fotokatalizator na staklenim nosačima u kiselom području pokazuje bolju fotokatalitičku aktivnost pod simuliranim Sunčevim zračenjem u odnosu na TiO2. Povećanjem masene koncentracije TiO2-FeZ postiže se pozitivan utjecaj na učinkovitost uklanjanja i konverzije DCF-a do 4 imobilizirana sloja fotokatalizatora, nakon čega se gubi mehanička stabilnost te dolazi do erozije imobiliziranog filma. Razgradnja DCF-a inicirana je adsorpcijom na površinu TiO2-FeZ nakon čega slijedi hidroksilacija i/ili cijepanje C-N veze što je utvrđeno identifikacijom i praćenjem razgradnih međuprodukata MS/MS-om. Prisutnost anorganskih aniona Cl- i SO42-negativno utječe na adsorpciju DCF-a zbog kompetitivne kinetike posljedično i na razgradni put. U prisutnosti Cl- postiže se visoki stupanj mineralizacije, biorazgradivost te niska toksičnost. Mogućnost ponovnog korištenja TiO2-FeZ fotokatalizatora ispitana je provođenjem uzastopnih ciklusa obrade te su testirane toplinska i kemijska reaktivacija ozonacijom. Pokazano je da se uz kemijsku reaktivaciju ozonacijom u pet uzastopnih ciklusa obrade očuvala visoka aktivnost fotokatalizatora. TiO2-FeZ karakteriziraju superiorna fotokatalitička svojstva u odnosu TiO2 i željezom modificirani zeolit pod simuliranim Sunčevim zračenjem što ukazuje na potencijal uporabe novog kompozitnog fotokatalizatora u okolišno prihvatljivim tehnologijama uklanjanja mikroonečišćivala iz voda.

diklofenak, modificirani zeolit, TiO2, fotokataliza, TiO2-FeZ, simulirano Sunčevo zračenje, ekološki pokazatelji kvalitete vode, reaktivacija fotokatalizatora

nije evidentirano