Využití oxidů Mn v metodách remediace životního prostředí

Pavel Moskaljuk

Bachelor's thesis

Use of Mn oxides in methods of remediation of the environment

Abstract:

Oxidy manganu se řadí mezi důležité složky životního prostředí. Jsou považovány zajedny z nejsilnějších přírodních oxidantů schopných transformovat organickékontaminanty. V odpadních vodách se v dnešní době nachází příliš velké množstvíléčiv. Oxidy manganu jsou pro vyřešení tohoto celosvětového problému jednouz vhodných variant.Tato studie porovnává vliv šesti typů oxidů manganu s odlišnými vlastnostmi na mírua rychlost degradace diclofenacu. Dalším předmětem této studie byla finální hodnotapH roztoků a změny koncentrací rozpuštěného Mn. Pro experiment byla jakoremediační technologie vybrána chemická oxidace. Koncentrace diclofenacu bylyměřeny pomocí vysoce účinné kapalinové chromatografie (HPLC). Připravené reakčnísměsi obsahovaly přibližně 20 mg/l diclofenacu a 0,2 mg/l oxidů manganu. Oprotiostatním studiím zabývajícím se touto problematikou nebyla počáteční hodnota pHroztoků upravena. Změny koncentrací diclofenacu a rozpuštěného Mn v roztocích bylysledovány po dobu 21 dní a 19 hodin. Výsledky ukazují, že při použití oxidu manganuMnO2 za 21 dní a 19 hodin degraduje více než 99 % diclofenacu. U ostatních oxidůmanganu byla schopnost degradovat diclofenac výrazně nižší. Dále bylo zjištěno, že:1) pH roztoků měřených v poslední den experimentu je ve většině případů zásadité anemá zásadní vliv na výsledek oxidace, 2) v průběhu času se obsah rozpuštěného Mnv roztocích může výrazně zvýšit, někdy i zdvojnásobit, 3) v případě nejúčinnějšíhomateriálu MnO2 byly na konci testu v roztoku naměřeny vysoce reaktivní formy Mn.Tato studie poskytuje základní pohled na degradaci diclofenacu pomocí oxidůmanganu a podrobně popisuje vlastnosti experimentálních suspenzí. Informaceobsažené v této práci mohou mít velký přínos pro budoucí vývoj nákladově efektivníchtechnologií pro odstranění léčiv z vody.

Abstract:

Manganese oxides represent an important component of the environment. They areconsidered as one of the strongest natural oxidants being able to transform variousorganic contaminants. There are too many drugs in wastewaters today. Manganeseoxides are one of the suitable options for solving this worldwide problem.This study compares the effect of six types of manganese oxides with differentproperties on the rate and kinetics of diclofenac degradation. Another subject of thisstudy was the final pH of the solutions and changes in the concentrations of dissolvedMn. Chemical oxidation was chosen as the remediation technology for the experiment.Diclofenac concentrations were measured using high performance liquidchromatography (HPLC). The prepared reaction mixtures contained approximately 20mg/l of diclofenac and 0.2 mg/l of manganese oxides. In contrast to other studiesdealing with this issue, the initial pH of the solutions has not been adjusted. Changesin diclofenac and dissolved Mn concentrations in solutions were monitored for 21 daysand 19 hours. The results show that the MnO2 was able to degrade more than 99% ofdiclofenac in 21 days and 19 hours. For other manganese oxides, the ability to degradediclofenac was significantly lower. Furthermore, it was found that: 1) the pH ofsolutions measured on the last day of the experiment is in most cases alkaline and hasno significant effect on the oxidation result, 2) the content of dissolved Mn in solutionscan increase significantly (even doubly) over time, 3) in case of the most effectivematerial MnO2, highly reactive forms of Mn were detected in solution at the end of theexperiment. This study provides a basic overview of the degradation of diclofenac bymanganese oxides and describes in detail the properties of experimental suspensions.The information contained in this work can be of great benefit for the futuredevelopment of cost-effective technologies for the removal of drugs from water.

Keywords

kontaminace, degradace, léčiva, pesticidy, diclofenac

Keywords

pesticides, diclofenac, degradation, drugs, contamination

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Zuzana Vaňková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Landscape Technical and Administration Services