Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Αποδόμηση του αντιβιοτικού ενροφλοξασίνη σε υδατικά διαλύματα με την τεχνολογία ψυχρού πλάσματος
Other Titles: Degradation of antibiotic enrofloxacin in water using cold plasma technology
Authors: Μεροπούλης, Σταύρος-Ελισαίος
Keywords: Τεχνολογία ψυχρού πλάσματος
Αποδόμηση αντιβιοτικού ενροφλοξασίνη
Απορρύπανση υδάτων
Keywords (translated): Cold plasma technology
Water sanitation
Abstract: Η ενροφλοξασίνη (ENRO) είναι ένα εξαιρετικά τοξικό αντιβιοτικό φθοροκινολόνης που χρησιμοποιείται σε ένα ευρύ φάσμα ανθρώπινων δραστηριοτήτων και συνεπώς τα αυξημένα επίπεδα ENRO που βρίσκονται σε υδάτινα περιβάλλοντα αποτελούν σοβαρή απειλή τόσο για την υγεία των ανθρώπων όσο και του οικοσυστήματος. Σε αυτήν τη μελέτη, χρησιμοποιήθηκε αντιδραστήρας πλάσματος αερίου-υγρού που παράγεται από εκκένωση διηλεκτρικού φράγματος (ΕΔΦ) για την αποδόμηση του ENRO σε υδατικά διαλύματα. Ο αντιδραστήρας πλάσματος τροφοδοτήθηκε από νανοπαλμούς υψηλής τάσης με σκοπό την αύξηση της ενεργειακής απόδοσης της διεργασίας. Η αύξηση του πλάτους της τάσης παλμού και ο ρυθμός επανάληψης παλμού, έως ένα ορισμένο όριο, βρέθηκαν ότι ενισχύουν την απόδοση αποδόμησης του ENRO, τον ρυθμό αποδόμησης και την ενεργειακή απόδοση της διεργασίας. Στην βέλτιστη τάση και συχνότητα παλμού, το ENRO αποδομήθηκε πλήρως μετά από 20 λεπτά επεξεργασίας με Ψυχρό Πλάσμα με την αντίστοιχη ενεργειακή απόδοση της διεργασίας να είναι 1.1 g/kWh. Ο ξηρός αέρας και το O2 ως αέρια λειτουργίας παρουσίασαν καλύτερα αποτελέσματα στην αποδόμηση του αντιβιοτικού σε σύγκριση με το N2. Τα πρόσθετα όπως το CaΟ2 και το H2O2 βρέθηκαν να αυξάνουν τον ρυθμό αποδόμησης, με το CaΟ2 να είναι ανώτερος ενισχυτικός παράγοντας σε σύγκριση με το H2O2. Από μετρήσεις φασμάτων οπτικής εκπομπής υπεριώδους-ορατού (UV-Vis) της εκκένωσης πλάσματος ταυτοποιήθηκαν τα δραστικά είδη αζώτου και οξυγόνου στην αέρια φάση ενώ μετρήθηκαν επίσης οι συγκεντρώσεις των ΝΟx στα αέρια εκπομπής του αντιδραστήρα πλάσματος. Στην υγρή φάση, η σημαντική συνεισφορά των .OH και 1O2 στη διαδικασία αποδόμησης του ENRO επιβεβαιώθηκε με τη χρήση κατάλληλων ουσιών (scavengers), ενώ η συγκέντρωση Η2Ο2 ποσοτικοποιήθηκε με φωτομετρία ανάκλασης. Προτάθηκε διαδρομή αποδόμησης του ρύπου μετά από ανάλυση HPLC και UPLC/MS δειγμάτων νερού σε διαφορετικούς χρόνους επεξεργασίας με ΕΔΦ. Συνολικά, η πλήρης αποδόμηση της ενροφλοξασίνης στο νερό επιτεύχθηκε με πολύ υψηλή ενεργειακή απόδοση, υποδηλώνοντας ότι το τρέχον σύστημα ΕΔΦ που τροφοδοτείται από νανοπαλμούς υψηλής τάσης θα μπορούσε να θεωρηθεί ελκυστική εναλλακτική ως ενεργειακά και οικονομικά αποδοτική τεχνολογία 12 για την αποκατάσταση ρυπασμένων με αντιβιοτικά υδατικών συστημάτων.
Abstract (translated): Enrofloxacin (ENRO) is a highly toxic fluoroquinolone antibiotic that is widely used in a broad spectrum of human activities and therefore increased ENRO levels found in aquatic environments pose serious threats for human and livestock health. In this study, a gas-liquid nanosecond pulsed dielectric barrier discharge (DBD) plasma reactor was used for the first time for the degradation of ENRO in aqueous solutions. The increase of pulse peak voltage and the pulse repetition rate, up to a certain limit, were found to enhance ENRO degradation efficiency, degradation rate and energy yield. Under the optimum pulse voltage and pulse frequency (23.4 kV and 200 Hz, respectively), ENRO was completely degraded after 20 min of (DBD) treatment with the corresponding energy yield being 1.1 g/kWh. Different types of discharge working gases were evaluated with air- and O2 displaying superior impact on ENRO degradation compared to N2. The important role of .OH and 1O2 in the degradation process was confirmed by their action efficiencies, ~70 and ~20% as determined by the use of appropriate scavengers for each species. Consistent with this, a degradation pathway was also proposed following HPLC and UPLC/MS analysis of treated samples at various time points of the (DBD) treatment. Additives such as CaO2 and H2O2 were found to promote further the degradation efficiency by 30-50% particularly at the early stages of the process (up to ~60%). Overall, the complete degradation of enrofloxacin in water was achieved with very high-energy yield suggesting that the (DBD) based cold atmospheric plasma (CAP) in an energy- and cost-effective technology for the remediation of antibiotic-polluted water systems.
Appears in Collections:Τμήμα Γεωλογίας (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.