Απομάκρυνση μείγματος οργανικών ρύπων από υδατικά δείγματα με τη χρήση μαγνητικών διμεταλλικών υλικών σιδήρου-χαλκού
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Βασιλάς, Αλκιβιάδης
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Στο πλαίσιο του παρόντος μεταπτυχιακού διπλώματος ειδίκευσης, πραγματοποιήθηκε μελέτη της σύνθεσης μαγνητικού διμεταλλικού υλικού σιδήρου-χαλκού (Fe-Cu), αλλά και των παραμέτρων εκείνων που μπορούν να επηρεάσουν την ικανότητα του να απομακρύνει μείγμα οργανικών ρύπων από υδατικά δείγματα. Η απομάκρυνση οργανικών ρύπων με τη χρήση του διμεταλλικού υλικού Fe-Cu, μπορεί να περιλαμβάνει τόσο διεργασίες ρόφησης όσο και αποδόμησης των ενώσεων-ρύπων. Το μίγμα των επιλεγμένων ρύπων αποτελούταν από οκτώ ενώσεις τεσσάρων διαφορετικών κατηγοριών οργανικών ρύπων (όξινα φαρμακευτικά, φυτοφάρμακα, βενζοφαινόνες και νιτροφαινόλες). Αρχικά, πραγματοποιήθηκε μελέτη των συνθηκών της σύνθεσης του υλικού Fe-Cu, ώστε να προκύψει μία βέλτιστη, απλή και γρήγορη συνθετική πορεία. Ως παράγοντας αξιολόγησης της κάθε σύνθεσης επιλέχθηκε η συνολική απόδοση απομάκρυνσης του μείγματος των επιλεγμένων ενώσεων από υδατικό δείγμα, με τη χρήση του εκάστοτε συντιθέμενου υλικού Fe-Cu. Οι παράμετροι της συνθετικής πορείας που μελετήθηκαν ήταν: τα διαφορετικά άλατα και η μοριακή αναλογία των δύο μετάλλων, η ποσότητα και ο τρόπος προσθήκης του βοροϋδρίδιο του νατρίου, το pH, η θερμοκρασία, ο χρόνος, η αναπαραγωγιμότητα και η κλιμάκωση της σύνθεσης. Το υλικό που συντέθηκε υπό τις βέλτιστες συνθήκες χρησιμοποιήθηκε στον χαρακτηρισμό του με φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων από ακτίνες Χ (XPS), περιθλασιμογραφημάτων ακτινών Χ (XRD) και στην μέτρηση του σημείου μηδενικού φορτίου, του ζ-δυναμικού, της υδροδυναμικής διαμέτρου και της απόπλυσης ιόντων σιδήρου και χαλκού. Στη συνέχεια, διεξήχθη μελέτη διαφορετικών παραμέτρων της διαδικασίας απομάκρυνσης των ενώσεων από υδατικά δείγματα, οι οποίες επηρεάζουν την απόδοση της συνολικής απομάκρυνσης. Για την μελέτη της επίδρασης των παραμέτρων: αρχικό pH, ιοντική ισχύς, θερμοκρασία και χρόνος ανάδευσης (προκαταρκτικά) στην συνολική απόδοση απομάκρυνσης, επιλέχθηκε μια κλασσική μέθοδος μεταβάλλοντας μία παράμετρο, διατηρώντας τις υπόλοιπες σταθερές. Ωστόσο, η μελέτη των παραμέτρων: ποσότητα υλικού Fe-Cu, όγκος δείγματος, ταχύτητα ανάδευσης και χρόνος ανάδευσης, επιτελέστηκε ταυτόχρονα μέσω μιας πολύπαραγοντικής βελτιστοποίησης με σκοπό την διευκόλυνση της εύρεσης των βέλτιστων τιμών τους. Τα δεδομένα που προέκυψαν από την βελτιστοποίηση των παραμέτρων απομάκρυνσης εφαρμόστηκαν στην αξιοποίηση του υλικού Fe-Cu για την απομάκρυνση του μείγματος των οργανικών ρύπων από υδατικό δείγμα αποβλήτου εκροής βιολογικού καθαρισμού. Επίσης, πραγματοποιήθηκε η δημιουργία στήλης σταθερής κλίνης του υλικού Fe-Cu για την πιλοτική εφαρμογή του στην απομάκρυνση των ρύπων από υδατικό δείγμα αποβλήτου υπό σταθερή ροή δείγματος. Επιπροσθέτως, μελετήθηκε ο μηχανισμός απομάκρυνσης των οργανικών ενώσεων με βάση τα δεδομένα του χαρακτηρισμού του υλικού Fe-Cu, πριν και μετά την απομάκρυνση των ρύπων από τα υδατικά διαλύματα, αλλά και με την πραγματοποίηση κάποιων πρόσθετων πειραμάτων. Τέλος, επιτελέστηκε εκτίμηση της τοξικότητας του υδατικού διαλύματος των επιλεγμένων ρύπων μετά από επεξεργασία του με το διμεταλλικό υλικό Fe-Cu σε οργανισμό μοντέλο για τοξικολογικές μελέτες (Danio rerio).
In this MSc thesis, the synthesis of a magnetic bimetallic iron-copper (Fe-Cu) material was examined as well as the parameters which can affect its removal ability of organic pollutants mixture from aquatic samples. This removal ability can include processes of sorption and degradation of the organic pollutants. The selected organic pollutant mixture was composed of eight compounds of four different categories of organic pollutants (acidic pharmaceuticals, pesticides, benzophenones, and nitrophenols). The conditions of synthesizing the bimetallic iron-copper (Fe-Cu) was studied to find an optimized, simple, and rapid synthetic procedure. As an evaluation factor, the total removal efficiency of the pollutant mixture by Fe-Cu was selected for each synthesized material. The examined parameters of the synthetic procedure were as follows: the different metal salts and the molar ratio of the two metals, the amount of sodium borohydride and its addition method, the pH, the temperature, the time, the reproducibility, and the scale-up of the synthesis. The optimal synthesized Fe-Cu material was characterized by X-ray diffractometer (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and measured for its zero point of charge, ζ-potential, hydrodynamic diameter, and the iron’s and copper’s ions leaching. Next, a study on the parameters affecting the removal procedure of the pollutants by the Fe-Cu was carried out. The impact on the total removal efficiency of the parameters: initial pH, ionic strength, temperature, and time (preliminarily) were determined by a classic method; fluctuating one parameter while keeping the rest stable. Although, for the quantity of Fe-Cu, the sample’s volume, stirring rate, and stirring time, a multifactorial optimization was used to examine the impact of the parameters simultaneously for ease of finding their optimal values. The resulting data of the removal optimization were applied to remove the selected pollutant mixture from a wastewater treatment plant effluent sample using the Fe-Cu material. Also, a fixed-bed column of Fe-Cu was prepared for pilot application to remove the organic pollutants from the mentioned sample under constant sample flow. Moreover, the removal mechanism of the organic pollutants was studied based on the data acquired by the characterization of Fe-Cu, before and after the removal procedure, and also by some additional experiments. Last, after the removal procedure using the bimetallic Fe-Cu, the processed aquatic sample containing the selected organic pollutants was evaluated for its toxicity in a toxicological studies’ model organism (Danio rerio).
In this MSc thesis, the synthesis of a magnetic bimetallic iron-copper (Fe-Cu) material was examined as well as the parameters which can affect its removal ability of organic pollutants mixture from aquatic samples. This removal ability can include processes of sorption and degradation of the organic pollutants. The selected organic pollutant mixture was composed of eight compounds of four different categories of organic pollutants (acidic pharmaceuticals, pesticides, benzophenones, and nitrophenols). The conditions of synthesizing the bimetallic iron-copper (Fe-Cu) was studied to find an optimized, simple, and rapid synthetic procedure. As an evaluation factor, the total removal efficiency of the pollutant mixture by Fe-Cu was selected for each synthesized material. The examined parameters of the synthetic procedure were as follows: the different metal salts and the molar ratio of the two metals, the amount of sodium borohydride and its addition method, the pH, the temperature, the time, the reproducibility, and the scale-up of the synthesis. The optimal synthesized Fe-Cu material was characterized by X-ray diffractometer (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and measured for its zero point of charge, ζ-potential, hydrodynamic diameter, and the iron’s and copper’s ions leaching. Next, a study on the parameters affecting the removal procedure of the pollutants by the Fe-Cu was carried out. The impact on the total removal efficiency of the parameters: initial pH, ionic strength, temperature, and time (preliminarily) were determined by a classic method; fluctuating one parameter while keeping the rest stable. Although, for the quantity of Fe-Cu, the sample’s volume, stirring rate, and stirring time, a multifactorial optimization was used to examine the impact of the parameters simultaneously for ease of finding their optimal values. The resulting data of the removal optimization were applied to remove the selected pollutant mixture from a wastewater treatment plant effluent sample using the Fe-Cu material. Also, a fixed-bed column of Fe-Cu was prepared for pilot application to remove the organic pollutants from the mentioned sample under constant sample flow. Moreover, the removal mechanism of the organic pollutants was studied based on the data acquired by the characterization of Fe-Cu, before and after the removal procedure, and also by some additional experiments. Last, after the removal procedure using the bimetallic Fe-Cu, the processed aquatic sample containing the selected organic pollutants was evaluated for its toxicity in a toxicological studies’ model organism (Danio rerio).
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Μείγμα οργανικών ρύπων, Αποδόμηση, Ρόφηση, Σίδηρος-χαλκός, Organic pollutants mixture, Degradation, Sorption, Iron-copper
Θεματική κατηγορία
Ρύποι
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Όνομα επιβλέποντος
Σταλίκας, Κωνσταντίνος
Εξεταστική επιτροπή
Σταλίκας, Κωνσταντίνος
Βλεσσίδης, Αθανάσιος
Σακκάς, Βασίλειος
Βλεσσίδης, Αθανάσιος
Σακκάς, Βασίλειος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Βιβλιογραφία: σ. 108-116
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
126 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States