Title
Ispitivanje ekotoksičnosti proizvoda degradacije organskih zagađujućih supstanci u vodi nakon tretmana unapređenim oksidacionim procesima
Creator
Marković, Marijana D. 1984-
Copyright date
2015
Object Links
Select license
Bez licence - direktna primena zakona
License description
Ako ne izaberete neku od licenci, vaše zaštićeno delo može biti korišćeno samo u okviru opštih ograničenja autorskih prava. Na taj način ne dozvoljavate komercijalno ni nekomercijalno korišćenje, naročito reprodukciju, distribuciju, emitovanje, dostupnost i obradu dela. Izbor Creative Commons (CC) licence promoviše diseminaciju vašeg dela. Za više informacija: http://creativecommons.org.rs/licence
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 29.10.2015.
Other responsibilities
mentor
Manojlović, Dragan, 1961-
mentor
Dojčinović, Biljana
član komisije
Vrvić, Miroslav M.
član komisije
Roglić, Goran, 1964-
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Hemijski fakultet
Alternative title
Ecotoxicity testing og organic pollutants degradation products in Water after the treatment with advanced oxidation processes.
Publisher
[M. D. Marković]
Format
217 listova
description
Hemija - Hemija životne sredine / Chemistry - Environmental Chemistry
Abstract (sr)
U okviru ove disertacije ispitana je degradacija 4CP (para-hlorfenol), reaktivnih azo
boja i ibuprofena primenom unapređenih oksidacionih procesa (eng. Advanced Oxidation
Processes, AOP) kao što su Fentonov reagens, DBD reaktor (eng. Dielectric Barrier
Discharge) i elektrohemijske degradacije.
Efikasnost degradacija zagađujućih organskih supstanci optimizovana je dodatkom
homogenog katalizatora (Fe2+ ili H2O2) u reaktor, primenom različitih elektrodnih
materijala ili variranjem vremena tretmana. Dekolorizacija (%) je praćena UV-VIS
tehnikom, efikasnost degradacije je praćena jonskom hromatografijom (IC) i HPLC
tehnikom. Identifikacija glavnih proizvoda degradacije, kao i mehanizmi degradacije
određeni su LC-MS (TOF) tehnikom. Efikasnost mineralizacije je određena preko TOC
vrednosti. Tretman netermalnom plazmom (eng. non-thermal plasma NTP) u DBD
reaktoru je ispitan tokom degradaciji 4CP do biodegradabilnijih i manje toksičnih
intermedijera. Eksperimentalni rad je organizovan u tri sistema za degradaciju 4CP: DBD,
DBD/H2O2 i DBD/Fe2+. Praćena je efikasnost degrdacije 4CP u funkciji broja prolaza kroz
DBD reaktor, kao i količini unete energije po jedinici zapremine rastvora (gustina energije,
kJ/L). Koncentracija 4CP, kao i koncentracija pojedinih proizvoda degradacije merena je
nakon svakog prolaza.
Koncentracije proizvoda degradacije 4CP kao što su sirćetna, mravlja ili oksalna
kiselina, bile su niže u sistemu gde je kao katalizator upotrebljeno gvožđe DBD/Fe2+
u
poređenju sa sistemom gde je kao katalizator primenjen vodonik-peroksid DBD/H2O2.
Koncentracija hlorida u sva tri sistema je rasla tokom procesa degradacije. Najviša
koncentracija hlorida, zabeležena je u sistemu sa dodatkom Fe2+ kao katalizatora.
Procena toksičnosti početnog rastvora 4CP, kao i rastvora tretiranih u sva tri sistema
ispitana je pomoću A.salina. U odnosu na početni (netretirani) rastvor 4CP, nakon tretmana
DBD/Fe2+
porcenat preživelih larvi A. salina se povećao za 95%.
Degradacija reaktivnih azo boja (RG15, RY125 i RB52) je ispitana primenom
EAOP (eng. Eletrochemical Advance Oxidation Processes) tehnika u nepodeljenoj
dvoelektrodnoj ćeliji, gde je kao anoda primenjena Fišerova platinska elektroda, a kao
katoda korišćena je Pd, Zr ili C elektroda. Najefikasniji sistem za degradaciju RG15 i
RY125 je bio Pt-Pd sistem, dok je za RB52 to bio Pt-Zr sistem. Ekotoksikološki efekat za
boje RG15 i RY125 bio je najniži ili nije detektovan u rastvoru boje nakon Pt-Pd tretmana.
U slučaju RB52, uočeno je da se ekotoksikološki efekat uvećava i na A.salina i na
V.fischeri nakon EAOP tretmana.
U slučaju degradacije ibuprofena, nakon 15 min tretmana dodatak homogenog
katalizatora je poboljšao NTP tretman i doprineo efikasnosti degradacije ibuprofena (99%),
kao i mineralizaciji zagađujuće supstance u odnosu na DBD i Fentonov proces (oko 80%).
U svim tretmanima analizom masenih spektara, identifikovano je 12 proizvoda degradacije
ibuprofena: pet aromatičnih i sedam alifatičnih proizvoda. Nakon DBD/Fe2+ tretmana
detektovane su samo 4 alifatične karboksilne kiseline. Ekotoksikološki efekat tretiranih
rastvora ibuprofena u DBD reaktoru nije detektovan, kao ni u slučaju kada je gvožđe
korišćeno kao katalizator. U odnosu na A.salina, V.fischeri je pokazao veću osetljivost na
proizvode degradacije koji su nastali tokom Fenton tretmana. Toksični efekat rastvora
ibuprofena nakon Fenton tretmana kategorisan je kao klasa III, tj. “toksičan”.
Najviši procenat degradacije ibuprofena primenom EAOP- a je postignut tretmanom
rastvora u Pt - Pd sistemu - 98%, pri jačini struje od 100 mA i pH od 3. Toksični efekat
mortalitet (%) A. salina izazvan rastvorom ibuprofena tretiranog u Pt-Pd sistemu bio je
ispod 30% pri najvišoj testiranoj koncentraciji od 100% (c, v/v). V.fischeri se pokazao kao
osetljiviji model za procenu toksičnog efekta proizvoda degradacije ibuprofena nakon Pt-Pd
tretmana u odnosu na A.salina.
Abstract (en)
In this thesis the degradation of 4CP (para-chlorophenol), reactive azo dyes and
ibuprofen was studied using the Advanced Oxidation Processes (AOP) such as Fenton's
reagent, Dielectric Barrier Discharge (DBD) reactor and electrochemical degradation.
The efficiency of degradation was optimized by addition of a homogenous catalyst
(Fe2+ or H2O2) to the reactor and also by applying different electrode materials or by
varying the duration of the treatment. The decolorization (%) of reactive azo dyes was
monitored by UV-VIS technique and the efficiency of degradation was monitored by ion
chromatography (IC) and HPLC. Identification of the main degradation products as well as
the degradation mechanisms were determined by LC-MS (TOF) technique. The
mineralization efficiency was determined through the value of TOC.
Treatment by non-thermal plasma (NTP) in the DBD reactor was studied during the
degradation of 4CP to biodegradable and less toxic intermediates. Experimental work was
organized into three systems for 4CP degradation: DBD, DBD/H2O2 and DBD/Fe2+
. The
efficiency of 4CP degradation was evaluated by the number of passing of the solution
through the DBD reactor, as well as the amountn of the introduced energy density (kJ/L).
The concentration of 4CP, as well as the concentration of the individual degradation
products were measured after the each pass.
The concentrations of the 4CP degradation products such as acetic, formic or oxalic
acid were lower in the system where the iron was used as the catalyst (DBD/Fe2+) in
comparison to the system with hydrogen peroxide as the catalyst (DBD/H2O2). The
concentration of chloride in all three systems increased during the degradation process. The
highest concentration of chlorides was recorded in the system with the addition of Fe2+
as a
catalyst. The toxicity assessment of initial solution of 4CP as well as the solution which has
been treated in all three systems was performed using A.salina. In comparison to untreated
solution of 4CP the solution treated in DBD/Fe2+ system had increased percentage of larval
survival by 95%.
Degradation of reactive azo dyes (RG15, RY125 or RB52) was studied using the
EAOP (Eletrochemical Advance Oxidation Processes) techniques in undivided
twoelectrode cell, where the Fisher platinum electrode was applied as anode and the Pd, Zr
or C electrodes were applied as cathode. The most effective system for the degradation of
RG15 and RY125 was Pt-Pd system, while for the RB52 the Pt-Zr system was more
applicable. Ecotoxicological effect of reactive dyes RG15 and RY125 was the lowest or not
detected in the dye solution after the Pt-Pd treatment. In the case of RB52 ecotoxicological
effect increased for both A.salina and V.fischeri after the EAOP treatment.
In the case of ibuprofen degradation, the NTP treatment (15 min) was improved by
addition of a homogeneous catalyst, which contributed to the efficiency of degradation
(99%) and the mineralization of polluting substances in comparison to DBD and the Fenton
process (about 80%). After all treatments, by analysis of mass spectra 12 degradation
products of ibuprofen were identified: five aromatic and seven aliphatic products. In the
solution after the DBD/Fe2+
treatment only 4 aliphatic carboxylic acids were detected.
Ecotoxicological effect of the ibuprofen solution treated in the DBD reactor as well as in
the DBD/Fe2+ system was not detected. In relation to A.salina, V. fischeri has shown greater
sensitivity to degradation products which appeared during the Fenton treatment. The toxic
effect of ibuprofen solution after the Fenton treatment was categorized as class III, that is
"Toxic".
The highest degradation percentage of ibuprofen was achieved by application of
EAOPs in the Pt - Pd system (98%), with the current of 100 mA and at the pH value of 3.
The toxic effect expressed as the mortality (%) of A. saline was less than 30% at the highest
tested concentration 100% (c, v/v) of ibuprofen solution treated in the Pt-Pd system. The
V.fischeri was the more sensitive model for the assessment of the ibuprofen degradation
products toxic effect after the Pt-Pd treatment in comparison to A.salina.
Authors Key words
ekotoksikologija, para-hlorfenol, azo boje, ibuprofen, AOP, neravnotežna
plazma, DBD, elektrohemijska degradacija, homogeni katalizatori, HPLC, LC-MS (TOF),
A. salina, V. fischeri
Authors Key words
ecotoxicology, para-chlorophenol, azo dyes, ibuprofen, AOP, non-thermal
plasma, electrochemical degradation, homogeneous catalysts, HPLC, LC-MS (TOF),
Artemia salina, V. fischeri
Classification
504
Type
Tekst
Abstract (sr)
U okviru ove disertacije ispitana je degradacija 4CP (para-hlorfenol), reaktivnih azo
boja i ibuprofena primenom unapređenih oksidacionih procesa (eng. Advanced Oxidation
Processes, AOP) kao što su Fentonov reagens, DBD reaktor (eng. Dielectric Barrier
Discharge) i elektrohemijske degradacije.
Efikasnost degradacija zagađujućih organskih supstanci optimizovana je dodatkom
homogenog katalizatora (Fe2+ ili H2O2) u reaktor, primenom različitih elektrodnih
materijala ili variranjem vremena tretmana. Dekolorizacija (%) je praćena UV-VIS
tehnikom, efikasnost degradacije je praćena jonskom hromatografijom (IC) i HPLC
tehnikom. Identifikacija glavnih proizvoda degradacije, kao i mehanizmi degradacije
određeni su LC-MS (TOF) tehnikom. Efikasnost mineralizacije je određena preko TOC
vrednosti. Tretman netermalnom plazmom (eng. non-thermal plasma NTP) u DBD
reaktoru je ispitan tokom degradaciji 4CP do biodegradabilnijih i manje toksičnih
intermedijera. Eksperimentalni rad je organizovan u tri sistema za degradaciju 4CP: DBD,
DBD/H2O2 i DBD/Fe2+. Praćena je efikasnost degrdacije 4CP u funkciji broja prolaza kroz
DBD reaktor, kao i količini unete energije po jedinici zapremine rastvora (gustina energije,
kJ/L). Koncentracija 4CP, kao i koncentracija pojedinih proizvoda degradacije merena je
nakon svakog prolaza.
Koncentracije proizvoda degradacije 4CP kao što su sirćetna, mravlja ili oksalna
kiselina, bile su niže u sistemu gde je kao katalizator upotrebljeno gvožđe DBD/Fe2+
u
poređenju sa sistemom gde je kao katalizator primenjen vodonik-peroksid DBD/H2O2.
Koncentracija hlorida u sva tri sistema je rasla tokom procesa degradacije. Najviša
koncentracija hlorida, zabeležena je u sistemu sa dodatkom Fe2+ kao katalizatora.
Procena toksičnosti početnog rastvora 4CP, kao i rastvora tretiranih u sva tri sistema
ispitana je pomoću A.salina. U odnosu na početni (netretirani) rastvor 4CP, nakon tretmana
DBD/Fe2+
porcenat preživelih larvi A. salina se povećao za 95%.
Degradacija reaktivnih azo boja (RG15, RY125 i RB52) je ispitana primenom
EAOP (eng. Eletrochemical Advance Oxidation Processes) tehnika u nepodeljenoj
dvoelektrodnoj ćeliji, gde je kao anoda primenjena Fišerova platinska elektroda, a kao
katoda korišćena je Pd, Zr ili C elektroda. Najefikasniji sistem za degradaciju RG15 i
RY125 je bio Pt-Pd sistem, dok je za RB52 to bio Pt-Zr sistem. Ekotoksikološki efekat za
boje RG15 i RY125 bio je najniži ili nije detektovan u rastvoru boje nakon Pt-Pd tretmana.
U slučaju RB52, uočeno je da se ekotoksikološki efekat uvećava i na A.salina i na
V.fischeri nakon EAOP tretmana.
U slučaju degradacije ibuprofena, nakon 15 min tretmana dodatak homogenog
katalizatora je poboljšao NTP tretman i doprineo efikasnosti degradacije ibuprofena (99%),
kao i mineralizaciji zagađujuće supstance u odnosu na DBD i Fentonov proces (oko 80%).
U svim tretmanima analizom masenih spektara, identifikovano je 12 proizvoda degradacije
ibuprofena: pet aromatičnih i sedam alifatičnih proizvoda. Nakon DBD/Fe2+ tretmana
detektovane su samo 4 alifatične karboksilne kiseline. Ekotoksikološki efekat tretiranih
rastvora ibuprofena u DBD reaktoru nije detektovan, kao ni u slučaju kada je gvožđe
korišćeno kao katalizator. U odnosu na A.salina, V.fischeri je pokazao veću osetljivost na
proizvode degradacije koji su nastali tokom Fenton tretmana. Toksični efekat rastvora
ibuprofena nakon Fenton tretmana kategorisan je kao klasa III, tj. “toksičan”.
Najviši procenat degradacije ibuprofena primenom EAOP- a je postignut tretmanom
rastvora u Pt - Pd sistemu - 98%, pri jačini struje od 100 mA i pH od 3. Toksični efekat
mortalitet (%) A. salina izazvan rastvorom ibuprofena tretiranog u Pt-Pd sistemu bio je
ispod 30% pri najvišoj testiranoj koncentraciji od 100% (c, v/v). V.fischeri se pokazao kao
osetljiviji model za procenu toksičnog efekta proizvoda degradacije ibuprofena nakon Pt-Pd
tretmana u odnosu na A.salina.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.