Naslov
Razgradnja farmaceutika u vodi uz nove nanokompozitne fotokatalizatore aktivirane Sunčevim zračenjem
(Degradation of pharmaceuticals in water by novel nanocomposite photocatalysts activated by solar irradiation)

Autori
Kovačić, Marin

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
25.07

Godina
2018

Stranica
175

Mentor
Kušić, Hrvoje

Ključne riječi
diklofenak ; fotokataliza ; memantin ; nanokompozit ; okolišni pokazatelji ; reaktivacija ; solar ; TiO2-SnS2
(diclofenac, environmental aspects ; memantine ; nanocomposite ; photocatalysis ; reactivation ; solar ; TiO2-SnS2)

Sažetak
Farmaceutici u vodama postaju sve većim problemom današnjice te se intenzivno istražuju načini njihova uklanjanja iz voda. Ispusti iz postrojenja za pročišćavanje komunalnih otpadnih voda identificirani su kao jedan od glavnih puteva ulaska farmaceutika u okoliš. Napredni oksidacijski procesi, poglavito fotokatalitički procesi aktivirani Sunčevim zračenjem predstavljaju potencijalno rješenje problema onečišćenja. Sunčeva energija je besplatan, neograničeni resurs kojeg fotokatalitički procesi trenutno nisu u mogućnosti iskoristiti. Najaktivniji fotokatalizator, prema mnogima u području znanosti i struke, trenutno je Aeroxide P25 TiO2, međutim aktivan je isključivo u ultraljubičastom području Sunčeva spektra. S obzirom kako UV predstavlja tek 7% ukupnog dijela Sunčeva spektra, jasno je zašto se danas teži razviti nove fotokatalizatore. Među fotokatalizatorima aktivnim pod vidljivom svjetlošću, ističe se SnS2 sa stajališta cijene i (ne)toksičnosti. Međutim, šira primjena ograničena je fotokorozijom, karakterističnom za sulfidne fotokatalizatore. Stoga je istražena mogućnost primjene novoga, nanokompozitnog TiO2–SnS2 fotokatalizatora, koji bi trebao objediniti prednosti pojedinačnih komponenti. Fotokatalizatori SnS2 dobiveni klasičnom precipitacijom, sol-gel i hidrotermalnom metodom su karakterizirani ponajprije FTIR i TGA tehnikama, na temelju koje je ustanovljeno kako SnS2 dobiven precipitacijom SnCl4 i Na2S nema adekvatnu čistoću i toplinsku postojanost za primjenu u fotokatalizi. Sol-gel i hidrotermalni SnS2 te pripadajući kompoziti s TiO2 karakterizirani su XRD, SEM i DRS tehnikama te im je određen pHPZC. Na temelju karakterizacija, pokazalo se kako hidrotermalna sinteza pruža najbolja svojstva. Hidrotermalnom kompozitu (HT) određena je specifična površina B.E.T.-om, poluvodička svojstva EIS-om i Mott- Schottky analizom te uspoređena je s kompozitom sastavljenim od komercijalnih fotokatalizatora, Aeroxide P25 TiO2 te MKnano MK-900 SnS2. TiO2– SnS2–HT pokazao se superiornim u svakom pogledu prema tehnikama karakterizacije. Ispitana je fotokatalitička aktivnost TiO2–SnS2–HT za razgradnju farmaceutika diklofenaka i memantina pod simuliranim Sunčevim zračenjem te uspoređena s referentnim Aeroxide P25 fotokatalizatorom. Ustanovljeno je kako je TiO2–SnS2–HT aktivniji za razgradnju diklofenaka, dok je aktivnost za razgradnju memantina manja. Nužnim preduvjetom za dobru fotokatalitičku aktivnost TiO2–SnS2–HT pokazala se adsorpcija onečišćivala. Razlike u adsorpciji diklofenaka i memantina potkrijepljene su DFT računalnim modelom. Ispitana je promjena okolišnih pokazatelja, UOU, KPK, BPK5 te akutne toksičnosti na Vibrio fischeri u fotokatalitičkoj obradi TiO2–SnS2–HT te utjecaj matrice anorganskih soli i složene smjese farmaceutika na učinkovitost procesa solar/TiO2–SnS2–HT. Istražena je i mogućnost dugotrajne primjene u ponovljenim ciklusima fotokatalitičke obrade te mogućnost obnove fotokatalitičke aktivnosti toplinskom i kemijskom reaktivacijom, odnosno ozonacijom. Rezultati ukazuju na potrebu za reaktivacijom uslijed smanjenja konverzije diklofenaka te pogoršanja okolišnih pokazatelja. Reaktivacijom se obnovio znatan dio aktivnosti, međutim dio se nepovratno izgubio uslijed oksidacije SnS2 tijekom reaktivacije.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo, Interdisciplinarne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA