Degradace organických znečišťujících látek ve vodě nízkoteplotním plazmatem na bázi pokročilých procesů

Abstract

vysoké energetické výtěžky, 5,1 x 10-2 g/kWh pro verapamil a 2,3 x 10-2 g/kWh pro atrazin. Verapamil byl zcela odstraněn ozonizací během 1,5 min, zatímco atrazin byl téměř kompletně odstraněn během 4 min. Rychlostní konstaZnečištění vody organickými kontaminanty a dalšími antropogenními látkami je jedním z hlavních globálních problémů současnosti. Vodní kontaminanty zahrnují pesticidy, farmaceutika a prostředky osobní péče (FPOP), steroidní hormony a syntetická barviva. Tradiční postupy, jako je UV ozařování v dezinfekčních dávkách, koagulace, flokulace, srážení, mikrofiltrace a ultrafiltrace, jsou pro úplné odstranění organických znečišťujících látek ve vodě neúčinné, zatímco tzv. pokročilé oxidační procesy (POP), jsou velmi účinné při oxidaci velkého množství organických sloučenin. Mezi nejrozšířenější POP řadíme heterogenní fotokatalýzu na bázi UV, nebo viditelného slunečního záření, elektrolýzu, Fentonovu reakci, ozonizaci, ultrazvuk a oxidaci vzduchem za mokra. POP jsou založeny na bázi generování vysoce reaktivních hydroxylových radikálů (oOH), které napadají organické znečišťující látky. Nicméně, životnost těchto radikálů je pro jejich efektivní využití velmi krátká. Z tohoto důvodu jsou radikály generované plazmatem postoupeny širokému výzkumu. Tři různé typy plazmatu (Dielektrický bariérový výboj, klouzavý výboj a elektrohydraulický jiskrový výboj) byly použity ke sledování degradační kinetiky cílových znečišťujících látek ve vodě. Nejdříve byla úspěšně provedena v reaktoru DBV degradace atrazinu, verapamilu a hydrokortizonu. Po 90 minutách zpracování DBV všechny cílové znečišťující látky byly téměř zcela odstraněny. Přítomnost meziproduktů byla potvrzena HPLC / UV analýzou. Účinnost dielektrického bariérového výboje na degradaci atrazinu a hydrokortizonu byla také zkoumána. Atrazin byl téměř úplně degradován po 90 minutách ošetření DBV. Rychlostní konstanta tohoto procesu byla 0,029 min-1 a odpovídající poločas rozpadu byl 24 min. Po 90 minutách vystavení účinku, 54% atrazinu bylo přeměněn na CO2. Hydrokortizon byl také zcela degradován po 90 minutách ošetření DBV. Rychlostní konstanta tohoto procesu byla 0,050 min-1 a odpovídající poločas rozpadu 14 min. Po pěti hodinách ošetření, 21% z hydrokortizonu bylo přeměněno na CO2. Struktura meziproduktů byla identifikována metodou HPLC/MS analýzy. Byly také navrženy věrohodné mechanismy pro degradaci cílových znečišťujících látek. Byla zkoumána degradační kinetika a mechanismus degradace verapamilu ve vodě po ošetření KV. V závěrečné části byla zkoumána degradační kinetika verapamilu a atrazinu, pomocí elektrohydraulického jiskrového výboje a ozonizace. Během jiskrového výboje bylo 87 % verapamilu a 83 % atrazinu degradováno během 40 min. Rychlostní konstanta degradačních procesů byla 0,065 min-1 pro verapamil a 0,094 min-1 pro atrazin. Uvedený výkon výboje byl 60 W a je velmi nízký ve srovnání s výkonem KV. Výsledkem je, že byly dosaženy relativně nty degradačních procesů byly 2,56 min-1 v případě verapamilu a 0,769 min-1 pro atrazin. Výkon použitý během ozonizace byl velmi nízký (20 W), ve srovnání s plazmatem, což vede k vysokým výtěžkům energie 9,4 g/kWh pro verapamil a 1,6 g/kWh pro atrazin. Degradační kinetika verapamilu a atrazinu ve vodě byla porovnána pro DBV, KV, EJV a ozonizaci. Nejkratší poločas rozpadu verapamilu a atrazinu byl pozorován při použití ozonizace. Ozonizace tudíž se jeví jako nejúčinější metoda pro AOP rozklad verapamilu a atrazinu ve vodě.