Kinetyka fotokatalitycznego rozkładu wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych w środowisku wodnym

• Autorzy: Kudlek E. , Dudziak M. , Kamińska G. , Bohdziewicz J.

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/68341

Warianty tytułu

EN

Kinetics of the photocatalytic degradation of selected organic micropollutants in the water environment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono ocenę stopnia usunięcia wybranych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (antracen, benzo(a)piren), ksenoestrogenów (oktylofenol, pentachlorofenol) oraz związków farmaceutycznych (diklofenak) w procesie heterogenicznej fotokatalizy z ich roztworów wodnych sporządzonych na bazie wody zdejonizowanej. Jako fotokatalizator procesu zastosowano ditlenek tytanu w dawce 100 mg/dm³. Kinetykę procesu wyznaczono w oparciu o równanie Langmuira- Hinsherlwooda, przy założeniu pseudo-pierwszorzędowego przebiegu reakcji rozkładu mikrozanieczyszczeń. Ponadto wykonano analizę toksykologiczną próbek roztworów wodnych badanych związków po procesie ich naświetlania przy użyciu testu Microtox®. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem czasu prowadzenia procesu obniżało się stężenie badanych mikrozanieczyszczeń, a stopień ich usunięcia po 60 minutach przekraczał 90%. Analiza kinetyki procesu wykazała, że utlenianie związków zachodziło najintensywniej w pierwszej fazie prowadzenia procesu naświetlania tj. do 10 minuty. Wykonana ocena toksykologiczna potwierdziła niecałkowity rozkład zanieczyszczeń i generowanie ubocznych produktów wpływających na wzrost toksyczności oczyszczanych roztworów wodnych.

EN

The paper presents an assessment of the removal degree of selected polycyclic aromatic hydrocarbons (anthracene, benzo(a)pyrene), xenoestrogens (octylphenol, pentachlorophenol) and pharmaceutical compounds (diclofenac) in the process of heterogeneous photocatalysis of their water solutions, which were prepared on the base of deionized water. Titanium dioxide at a dose of 100 mg/dm³ was used as a photocatalyst of the process. The kinetics of the process was determined based on the Langmuir-Hinsherlwood equation, assuming the pseudo-first-order reaction of micropollutants decomposition. Furthermore a toxicological analysis of water samples of test compounds was performed by the use of the Microtox® test. It has been found that the micropollutant concentrations decreased with the increase of process time and their removal degree after 60 minutes exceeds 90%. The analysis of the proces kinetic showed that the oxidation of the compounds occurred with the greatest intensity in the first stage of the process up to 10 min. The preformed toxicological assessment confirmed the incomplete decomposition of pollutants and the generation of by-products, which contribute to the increase of the toxicity of treated water solutions.

Słowa kluczowe

PL

fotokataliza; mikrozanieczyszczenia organiczne; kinetyka procesu

EN

photocatalysis; organic micropollutants; process kinetics

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 18, nr 2
• Strony: 75--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kudlek E.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, ul. Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice

autor

Dudziak M.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, ul. Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice

autor

Kamińska G.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, ul. Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice

autor

Bohdziewicz J.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, ul. Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• 1. Andronic L., Enesca A., Cazan C., Visa M. 2014. TiO2–active carbon composites for wastewater photocatalysis. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 71, 396–405.
• 2. Augugliaro V., Bellardita M., Loddo V., Palmisano G., Palmisano L., Yurdaka S. 2012. Overview on oxidation mechanisms of organic compounds by TiO2 in heterogeneous photocatalysis. Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 13, 224–245.
• 3. Barka N., Qourzal S., Assabbane A., Ait-Ichou Y. 2010. Kinetic modeling of the photocatalytic degradation of methyl orange by supported TiO2. Journal of Environmental Science and Engineering, 4, 1–5.
• 4. Czech B., Rubinowska K. 2013. TiO2-assisted photocatalytic degradation of diclofenac, metoprolol, estrone and chloramphenicol as endocrine disruptors in water. Adsorption, 19, 619–630.
• 5. Dahl M., Liu Y., Yin Y. 2014. Composite Titanium Dioxide Nanomaterials. Chemical Reviews, 114, 9853–9889.
• 6. Gaya U. 2014. Heterogeneous Photocatalysis Using Inorganic Semiconductor Solids. Springer. Dordrecht.
• 7. Kudlek E., Dudziak M., Bohdziewicz J. 2016. Influence of inorganic ions and organic substances on the degradation of pharmaceutical compound in water matrix. Water, 8, 1–18.
• 8. Li Y., Niu J., Yin L., Wang W., Bao Y., Chen J., Duan Y. 2011. Photocatalytic degradation kinetics and mechanism of pentachlorophenol based on superoxide radicals. Journal of Environmental Sciences, 23, 1911–1918.
• 9. Lopez-Roldan R., Kazlauskaite L., Ribo J., Riva M.C., González S., Cortina J.L. 2012. Evaluation of an automated luminescent bacteria assay for in situ aquatic toxicity determination. Science of the Total Environment, 440, 307–313.
• 10. Loures C.C.A., M.A.K. Alcântara, H.J. Izário Filho, A.C.S.C. Teixeira, F.T. Silva, T.C.B. Paiva, G.R.L. Samanamud, Advanced Oxidative Degradation Processes: Fundamentals and Applications, International Review of Chemical Engineering, 5, 2013, 102–120.
• 11. Mills A., S.K. Lee, A. Lepre, Photodecomposition of ozone sensitised by a film of titanium dioxide on glass, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 155, 2003, 199–205.
• 12. Nasuhoglu D., Rodayan A., Berk D., Yargeau V. 2012. Removal of the antibiotic levofloxacin (LEVO) in water by ozonation and TiO2 photocatalysis. Chemical Engineering Journal, 189–190, 41–48.
• 13. Rauf M.A., Salman A.S. 2009. Fundamental principles and application of heterogeneous photocatalytic degradation of dyes in solution, The Chemical Engineering Journal, 151, 10–18.
• 14. Valenzuela M.A., Albiter E., Ríos-Bernÿ O., Córdova I., Flores S.O. 2010.Photocatalytic Reduction of Organic Compounds, Journal of Advanced Oxidation Technologies, 13, 321–340.
• 15. Vasanth Kumar K., Porkodi K., Rocha F. 2008. Langmuir–Hinshelwood kinetics – A theoretical study. Catalysis Communications, 9, 82–84.
• 16. Werle S., Dudziak, M. 2013. Ocena toksyczności osadów ściekowych oraz produktów ubocznych powstających podczas ich zgazowania. Przemysł Chemiczny, 92, 1350–1353.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).