Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/39060Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Μαλισόβα, Ευρυδίκη Μαρία | el |
| dc.contributor.author | Malisova, Evrydiki Maria | en |
| dc.date.accessioned | 2025-06-19T07:19:13Z | - |
| dc.date.available | 2025-06-19T07:19:13Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/39060 | - |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Ακυκλοβίρη | el |
| dc.subject | Ριμπαβιρίνη | el |
| dc.subject | Φωτοκατάλυση | el |
| dc.subject | Αναδυόμενοι ρύποι | el |
| dc.subject | Προηγμένες οξειδωτικές μέθοδοι αντιρρύπανσης | el |
| dc.subject | Διοξείδιο του τιτανίου | el |
| dc.subject | Γραφιτικό νιτρίδιο του άνθρακα | el |
| dc.subject | Acyclovir | en |
| dc.subject | Ribavirin | en |
| dc.subject | Photocatalysis | en |
| dc.subject | Emerging contaminants | en |
| dc.subject | Advanced oxidation processes | en |
| dc.subject | Titanium dioxide | en |
| dc.subject | Graphitic carbon nitride | en |
| dc.title | Μελέτη της φωτοκαταλυτικής αποδόμησης των αντιικών φαρμάκων-αναδυόμενων ρύπων αστικών αποβλήτων Ακυκλοβίρης και Ριμπαβιρίνης με καταλύτες g-C3N4 και TiO2 στην υδατική φάση | el |
| dc.title | Study of the photocatalytic degradation of the antiviral drug-emerging municipal waste pollutants Acyclovir and Ribavirin with g-C3N4 and TiO2 catalysts in the aqueous phase | en |
| dc.type | masterThesis | en |
| heal.type | masterThesis | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.dateAvailable | 2025-06-19T07:20:14Z | - |
| heal.language | el | el |
| heal.access | free | el |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών | el |
| heal.publicationDate | 2025-03 | - |
| heal.abstract | Τα τελευταία χρόνια, η εκτεταμένη χρήση μεγάλου αριθμού οργανικών ενώσεων με σύνθετη χημική δομή, οι περισσότερες από τις οποίες έχουν ελάχιστη έως μηδενική ικανότητα αποδόμησης στο υδάτινο περιβάλλον, έχει οδηγήσει στη ρύπανση των επιφανειακών και υπόγειων υδάτων. Ως αποτέλεσμα, κατέστη αναγκαία η διερεύνηση και ανάπτυξη νέων εναλλακτικών μεθόδων απορρύπανσης, γνωστών ως Προχωρημένες Οξειδωτικές Μέθοδοι Αντιρρύπανσης (Π.Ο.Μ.Α.). Η παρούσα διατριβή διερευνά τη φωτοκαταλυτική αποδόμηση των αντιικών φαρμάκων ακυκλοβίρης και ριμπαβιρίνης, σε υδατικά διαλύματα, σε εργαστηριακή και πιλοτική κλίμακα. Εξαιτίας της ευρείας χρήσης τους, τα φάρμακα αυτά έχουν ανιχνευθεί σε υδάτινα οικοσυστήματα, προκαλώνατας ανησυχία, λόγω των πιθανών επιπτώσεών τους στο περιβάλλον αλλά και στην ανθρώπινη υγεία. Στόχος της μελέτης είναι η αξιολόγηση της απόδοσης της φωτοκατάλυσης, που ανήκει στις Π.Ο.Μ.Α., ως μεθόδου αποδόμησης, με χρήση ημιαγωγών καταλυτών όπως το διοξείδιο του τιτανίου (TiO2) καθώς και του γραφιτικού (g-C3N4). Η μελέτη της φωτοκαταλυτικής αποδόμησης των συγκεκριμένων φαρμακευτικών ουσιών πραγματοποιήθηκε μέσω του εξής πειραματικού σχεδιασμού: μελέτης της κινητικής αποδόμησής τους καθώς και του βαθμού ανοργανοποίησής τους (ρυθμός μείωσης των ανόργανων ιόντων και του ολικού οργανικού άνθρακα), ανίχνευση και ταυτοποίηση των προϊόντων μετασχηματισμού (χρήση υγρής χρωματογραφίας υπερυψηλής πίεσης συζευγμένης με φασματομετρία μάζας υψηλής διακριτικής ικανότητας και ακρίβειας, UHPLC–LTQ-Orbitrap MS), μεταβολή της οικοτοξικότητάς τους. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε μελέτη της φωτοκαταλυτικής αποδόμησης των ACV και RBV σε πιλοτική μονάδα. Αρχικά, όσον αφορά τις κινητικές αποδόμησης των δύο αντιικών, παρατηρήθηκε πως μεγαλύτερη απόδοση για το ACV και RBV είχε η χρήση TiO2 (kapp = 0.061 min−1 και kapp = 0.036 min−1) έναντι του g-C3N4. Σε κάθε περίπτωση οι κινητικές αποδόμησης των δύο αντιικών ακολούθησαν κινητική ψευδο-πρώτης τάξης (Ct = C0e-kt). Για τον προσδιορισμό του βαθμού ανοργανοποίησης μελετήθηκε η απελευθέρωση του αζώτου (ρυθμός μείωσης των NO2-, NO3-, NH4+) καθώς και ο ρυθμός μείωσης του ολικού οργανικού άνθρακα (TOC). Η ανίχνευση και ταυτοποίηση των προϊόντων μετασχηματισμού των ACV και RBV κατά την διεργασία φωτοκαταλυτικής αποδόμησής τους με TiO2 και g-C3N4 έγινε μέσω της τεχνικής υγρής χρωματογραφίας υπερυψηλής απόδοσης συζευγμένης με φασματομετρία μάζας υψηλής ακρίβειας και διακριτικής ικανότητας (UΗPLC-LTQ-ORBITRAP). Κατά την φωτοκαταλυτική αποδόμηση του ACV με την χρήση του TiO2 και g-C3N4,ανιχνεύθηκαν και ταυτοποιήθηκαν 6 και 5 TPs, αντίστοιχα. Ενώ για το RBV 5 και 4 TPs, κατά τη φωτοκατάλυση με TiO2 και g-C3N4, αντίστοιχα. Με βάση τα δεδομένα μάζας, τις δομές των TPs αλλά και τα εξελικτικά προφίλ τους, προτάθηκαν στη συνέχεια, οι πορείες διάσπασης των αντιικών και σχηματισμού των προϊόντων μετασχηματισμού τους. Η μεταβολή της οικοτοξικότητας εκτιμήθηκε μέσω της βιοδοκιμής Microtox, παρατηρώντας τα ποσοστά αναστολής της βιοφωταύγειας του βακτηρίου Vibrio Fischeri, όπου ανάλογα με το μέγεθος της τοξικότητας του μετρούμενου δείγματος μειώνεται και η μετρούμενη ένταση της βιοφωταύγειας. Συνδυαστικά με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την χρήση της βιοδοκιμής Microtox μελετήθηκαν περαιτέρω οι αλλαγές στην οικοτοξικότητα, in silico μέσω του προγράμματος ECOSAR, που βασίζεται στην χρήση μοντέλων δομής-δραστικότητας QSAR (Quantitative structure–activity relationship) για να προσδιορίσει την τοξικότητα διαφόρων χημικών ενώσεων. Η εκτίμηση της οικοτοξικότητας πραγματοποιήθηκε για τρία τροφικά επίπεδα: τα ψάρια, τις δαφνίδες και τα πράσινα μικροφύκη και προβλέφθηκαν οι τιμές τις οξείας και της χρόνιας τοξικότητας. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μία σειρά πειραμάτων για τη μελέτη της φωτοκαταλυτικής αποδόμησης των ACV και RBV, με χρήση των TiO2 και g-C3N4 ως φωτοκαταλύτες, σε πιλοτική μονάδα φωτοκαταλυτικής αποδόμησης με την επίδραση φυσικής ηλιακής ακτινοβολίας. Ειδικότερα, όσον αφορά το ACV, τα πειράματα αυτά πραγματοποιήθηκαν σε έναν πιλοτικό αντιδραστήρα CPC (Compound parabolic collector), που βρίσκεται στις εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισμού του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Ιωαννίνων. Τα πειράματα φωτοκαταλυτικής αποδόμησης σε πιλοτική κλίμακα για το RBV διεξήχθησαν σε πιλοτικό αντιδραστήρα εργαστηριακής κλίμακας (Laboratory Pilot Plant, LPP), όπου γινόταν μεταφορά λυμάτων δευτερογενούς επεξεργασίας λυμάτων από την εκροή της Μ.Ε.Υ.Α. του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Ιωαννίνων. Συμπερασματικά, φαίνεται πως η ετερογενής φωτοκατάλυση με χρήση ημιαγωγών φωτοκαταλυτών, όπως TiO2 και g-C3N4, μπορεί να αποτελέσει μία αποτελεσματική τεχνική ακόμα και για την πλήρη απομάκρυνση των φαρμακευτικών ενώσεων αλλά και των προϊόντων μετασχηματισμού τους μετά από βελτιστοποίηση του χρόνου επεξεργασίας σε σχέση με την παραγωγή προϊόντων μετασχηματισμού και την αντίστοιχη τοξικότητα σε κάθε στάδιο φωτοκαταλυτικής επεξεργασίας. | el |
| heal.abstract | In recent years, the extensive use of a large number of organic compounds with complex chemical structures, most of which have little or no degradation capacity in the aquatic environment, has led to the pollution of surface and groundwater. As a result, it is now necessary to investigate and develop new alternative methods of decontamination, known as Advanced Oxidation Processes (AOPs). This thesis examines the photocatalytic degradation of the antiviral drugs acyclovir and ribavirin, in aqueous solutions, on a laboratory and pilot scale. Due to their widespread use, these drugs have been detected in aquatic ecosystems, causing concern due to their potential effects on the environmental and human health. The goal of this study is to evaluate the performance of photocatalysis, which belongs to the AOPs, as a degradation method using semiconducting catalysts such as titanium dioxide (TiO2) as well as graphitic carbon nitrdide (g-C3N4). The study of the photocatalytic degradation of these pharmaceuticals was carried out through the following experimental design: study of their kinetic degradation as well as their degree of mineralization (reduction rate of inorganic ions and total organic carbon), detection and identification of transformation products (using ultra-high pressure liquid chromatography coupled with high resolution and precision mass spectrometry, UHPLC-LTQ-Orbitrap MS), change of ecotoxicity. In the meantime, the photocatalytic degradation of ACV and RBV was also studied in a pilot plant. First, regarding the degradation kinetics of the two antiviral drugs, it was observed that higher efficiency for ACV and RBV was obtained using TiO2 (kapp = 0.061 min-1 and kapp = 0.036 min-1) compared to g-C3N4. In each case, the degradation kinetics of the two antiviral drugs followed pseudo-first order kinetics (Ct = C0e-kt). In order to determine the degree of mineralization, the nitrogen release (rate of reduction of NO2-, NO3-, NH4+) and the rate of reduction of total organic carbon (TOC) were studied. The detection and identification of the transformation products of ACV and RBV during their photocatalytic degradation process with TiO2 and g-C3N4 was performed by the ultra-high performance liquid chromatography technique coupled with high precision and high resolution mass spectrometry (UHPLC-LTQ-ORBITRAP). During the photocatalytic degradation of ACV using TiO2 and g-C3N4 there were detected and identified,6 and 5 TPs, respectively. While for RBV 5 and 4 TPs, were detected during photocatalysis with TiO2 and g-C3N4, respectively. Based on the mass data, on the structures of TPs and their evolutionary profiles, the degradation pathways of the antivirals and the formation of their transformation products were proposed. The change in ecotoxicity was assessed by the Microtox bioassay, observing the rates of inhibition of the bioluminescence of the bacterium Vibrio Fischeri, where the measured rate of bioluminescence decreases with the level of toxicity of the measured sample. In combination with the results obtained using the Microtox bioassay, changes in ecotoxicity were further studied in silico through the ECOSAR program, which is based on the use of Quantitative structure-activity relationship (QSAR) models to determine the toxicity of various chemical compounds. The ecotoxicity assessment was performed for three trophic levels: fish, daphnia and green microalgae, and acute and chronic toxicity values were predicted. Finally, a series of experiments were carried out in order to study the photocatalytic degradation of ACV and RBV, using TiO2 and g-C3N4 as photocatalysts, in a pilot scale photocatalytic degradation unit under the effect of natural solar radiation, for the case of ACV. In particular, regarding ACV, these experiments were carried out in a pilot reactor CPC (Compound parabolic collector), located at the biological treatment facilities of the University Hospital of Ioannina. The pilot-scale photocatalytic degradation experiments for RBV were carried out in a laboratory-scale pilot reactor (Laboratory Pilot Plant, LPP), where secondary treatment effluent from the outflow of the WWTP of the University Hospital of Ioannina was transferred. In conclusion, it is suggested that heterogeneous photocatalysis using semiconducting photocatalysts, such as TiO2 and g-C3N4, is an effective technique even for the complete removal of pharmaceutical compounds and their transformation products, after optimising the treatment time in relation to the production of transformation products and the corresponding toxicity at each photocatalytic treatment stage. | en |
| heal.advisorName | Κωνσταντίνου, Ιωάννης | el |
| heal.committeeMemberName | Κωνσταντίνου, Ιωάννης | el |
| heal.committeeMemberName | Χελά, Δήμητρα | el |
| heal.committeeMemberName | Σαλμάς, Κωνσταντίνος | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.numberOfPages | 200 σ. | el |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΧΗΜ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Μ.Ε. Μαλισόβα Ευρυδίκη Μαρία (2025).pdf | 6.94 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
