Naslov
RAZGRADNJA ORGANSKIH ONEČIŠĆIVALA VISOKONAPONSKIM ELEKTRIČNIM IZBOJEM I UV ZRAČENJEM
(HIGH VOLTAGE ELECTRICAL DISCHARGE AND UV BASED PROCESS FOR DEGRADATION OF ORGANIC POLLUTANTS)

Autori
Igor Peternel

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
09.07

Godina
2008

Stranica
130

Mentor
Koprivanac, Natalija

Neposredni voditelj
Koprivanac, Natalija

Ključne riječi
AOP; fotokatalitički procesi UV zračenje; visokonaponski električni izboj; p-klorfenol; reaktivno bojilo; TOC; AOX; toksičnost; matematičko modeliranje; zeoliti;
(AOP; UV-irradiation; photocatalytic processes; high voltage electrical discharge; p-chlorophenol; reactive dye; TOC; AOX; toxicity; mathematical modeling; zeolites)

Sažetak
Voda je ključan prirodni resurs za održivi ekosustav, ljudski život i gospodarski razvoj. Očuvanje čistih vodotokova zahtjeva znatno smanjenje utroška vode, smanjenje količine otpadnih voda, te smanjenje opterećenja otpadnih voda. Upravljanje tehnološkim otpadnim vodama podrazumijeva multidisciplinarni pristup i usuglašavanje sa sve strožom zakonskom regulativom Europske Unije. Kemijsko inženjerstvo u zaštiti okoliša ima vrlo značajnu ulogu u različitim metodama obrade industrijskih otpadnih voda, dizajnu procesa, istraživanju mehanizama i kinetike procesa. Organska onečišćivala u otpadnim vodama predstavljaju poseban problem zbog njihove toksičnosti, bioakumulacije, te slabe biorazgradivosti. Cilj ovog rada je istraživanje prednosti koje nude napredne oksidacijske tehnologije kao destruktivne metode za obradu otpadnih voda opterećenih postojanim organskim onečišćivalima Za razliku od klasičnih, ove se tehnologije ubrajaju u grupu nisko i bezotpadnih tehnologija obrade otpadnih voda, pa se njihovom primjenom smanjuje potreba za sekundarnom obradom. Istraživanja su provedena na modelnim otpadnim vodama koje sadrže organsko azo bojilo C.I. Reactive Red 45 odnosno p-klorfenol kao jedan od intermedijera u organskoj kemijskoj industriji. Studirana je primjena nekih od naprednih oksidacijskih procesa (engl. Advanced Oxidation Processes – AOP): visokonaponski električni izboj, procesi koji se zasnivaju na UV zračenju (UV, UV/H2O2, UV/O3, UV/H2O2/O3, UV/TiO2 i UV/ZnO), te procesi Fentonovog tipa. U okviru izučavanja procesa visokonaponskog električnog izboja posebna pažnja bila je usmjerena ka različitom dizajnu reaktora ; hibridno-serijskom, hibridno-paralelnom i referentnom, uz dodatak čvrstih čestica, sintetskih zeolita. Za sve navedene procese određeni su optimalni uvjeti za maksimalnu djelotvornost razgradnje organskog onečišćivala, a na osnovu promjene ekoloških pokazatelja: sadržaja ukupnog organskog ugljika (TOC), sadržaja adsorbiranih organskih halogenida (AOX), kemijske potrošnje kisika (KPK) i biološke potrošnje kisika (BPK5). Razvijeni su matematički modeli za opisivanje istraživanih sustava u svrhu predviđanja ponašanja procesa prilikom obrade realnih sustava industrijskih otpadnih voda opterećenih organskim onečišćivalima. U okviru matematičkog modeliranja detaljno su razmotreni mehanizmi razgradnje studiranih organskih onečišćivala. Jedan od najvažnijih ekoloških pokazatelja koji ukazuje na stupanj onečišćenja vode jest njezina toksičnost. U ovoj disertaciji ispitana je toksičnost na zooplanktonski organizam Daphnia magna u svrhu dokazivanja uspješnosti odabranog naprednog oksidacijskog procesa obrade. Ustanovljena je relativno niska katalitička aktivnost odabranog sintetskog zeolita NH4ZSM5 za sve istraživane procese razgradnje bojila osim primjene visokonaponskog električnog izboja u hibridno-paralelnom reaktoru, te UV/Fenton procesa, kada je dodatak zeolita uzrokovao povećanje stupnja mineralizacije od 74, 2% na 85, 4% Kao najprikladniji procesi za obradu otpadnih voda koje sadrže p-klorfenol na temelju procjene učinkovitosti razgradnje p-klorfenola i mineralizacije modelne otpadne vode pokazali su se UV/Fenton i UV/H2O2/O3 kojima se p-klorfenol u potpunosti razgradi za 15-tak minuta, a stupanj mineralizacije nakon 60 minuta obrade UV/Fenton procesom iznosi 92, 1 % uklonjenog TOC-a, te 98, 3% AOX-a. Visokodjelotvornom tekućinskom kromatografijom (HPLC) za primarne produkte razgradnje p-klorfenola u modelnoj otopini hidroksil radikalskim mehanizmom utvrđeni su: hidrokinon, benzokinon, klorkatehol i fenol, te je praćena i kinetika njihovog stvaranja i razgradnje tijekom provedbe procesa.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo

POVEZANOST RADA