CZ2010518A3 - Integrovaná jednotka pro odstranování pesticidu, farmaceutických produktu a produktu osobní péce, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptoru z kontaminovaných vod - Google Patents
Integrovaná jednotka pro odstranování pesticidu, farmaceutických produktu a produktu osobní péce, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptoru z kontaminovaných vod Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2010518A3 CZ2010518A3 CZ20100518A CZ2010518A CZ2010518A3 CZ 2010518 A3 CZ2010518 A3 CZ 2010518A3 CZ 20100518 A CZ20100518 A CZ 20100518A CZ 2010518 A CZ2010518 A CZ 2010518A CZ 2010518 A3 CZ2010518 A3 CZ 2010518A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- pesticides
- personal care
- anode
- integrated unit
- properties
- Prior art date
Links
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 title claims abstract description 47
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 title claims description 4
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 title claims 2
- 230000002124 endocrine Effects 0.000 title description 2
- 239000000598 endocrine disruptor Substances 0.000 claims abstract description 33
- 231100000049 endocrine disruptor Toxicity 0.000 claims abstract description 33
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 19
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 12
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 48
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 abstract description 38
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 abstract description 38
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 17
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 abstract description 16
- 239000005556 hormone Substances 0.000 abstract description 16
- -1 hydroxyl ions Chemical class 0.000 abstract description 14
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 6
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005695 dehalogenation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 4
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 abstract description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 abstract description 3
- 239000008194 pharmaceutical composition Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 29
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 18
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 17
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 17
- 239000000047 product Substances 0.000 description 17
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 13
- 201000000975 anemia of prematurity Diseases 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 description 13
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- MXWJVTOOROXGIU-UHFFFAOYSA-N atrazine Chemical compound CCNC1=NC(Cl)=NC(NC(C)C)=N1 MXWJVTOOROXGIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 8
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RJKFOVLPORLFTN-LEKSSAKUSA-N Progesterone Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H](C(=O)C)[C@@]1(C)CC2 RJKFOVLPORLFTN-LEKSSAKUSA-N 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 229940011871 estrogen Drugs 0.000 description 6
- 239000000262 estrogen Substances 0.000 description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 6
- BFPYWIDHMRZLRN-SLHNCBLASA-N Ethinyl estradiol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 BFPYWIDHMRZLRN-SLHNCBLASA-N 0.000 description 5
- NPPQSCRMBWNHMW-UHFFFAOYSA-N Meprobamate Chemical compound NC(=O)OCC(C)(CCC)COC(N)=O NPPQSCRMBWNHMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 5
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 5
- DGAIEPBNLOQYER-UHFFFAOYSA-N iopromide Chemical compound COCC(=O)NC1=C(I)C(C(=O)NCC(O)CO)=C(I)C(C(=O)N(C)CC(O)CO)=C1I DGAIEPBNLOQYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229960002603 iopromide Drugs 0.000 description 5
- 229960004815 meprobamate Drugs 0.000 description 5
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 17β-estradiol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@H](CC4)O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 0.000 description 4
- IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N 4-nonylphenol Chemical compound CCCCCCCCCC1=CC=C(O)C=C1 IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QDHHCQZDFGDHMP-UHFFFAOYSA-N Chloramine Chemical compound ClN QDHHCQZDFGDHMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N Ibuprofen Chemical compound CC(C)CC1=CC=C(C(C)C(O)=O)C=C1 HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PZBFGYYEXUXCOF-UHFFFAOYSA-N TCEP Chemical compound OC(=O)CCP(CCC(O)=O)CCC(O)=O PZBFGYYEXUXCOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MUMGGOZAMZWBJJ-DYKIIFRCSA-N Testostosterone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3CC[C@](C)([C@H](CC4)O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 MUMGGOZAMZWBJJ-DYKIIFRCSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 4
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 4
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 4
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 4
- 229960001680 ibuprofen Drugs 0.000 description 4
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 4
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 4
- 229960005404 sulfamethoxazole Drugs 0.000 description 4
- JLKIGFTWXXRPMT-UHFFFAOYSA-N sulphamethoxazole Chemical compound O1C(C)=CC(NS(=O)(=O)C=2C=CC(N)=CC=2)=N1 JLKIGFTWXXRPMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- 239000005949 Malathion Substances 0.000 description 3
- CXOFVDLJLONNDW-UHFFFAOYSA-N Phenytoin Chemical compound N1C(=O)NC(=O)C1(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 CXOFVDLJLONNDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 3
- BIWJNBZANLAXMG-YQELWRJZSA-N chloordaan Chemical compound ClC1=C(Cl)[C@@]2(Cl)C3CC(Cl)C(Cl)C3[C@]1(Cl)C2(Cl)Cl BIWJNBZANLAXMG-YQELWRJZSA-N 0.000 description 3
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DFBKLUNHFCTMDC-PICURKEMSA-N dieldrin Chemical compound C([C@H]1[C@H]2[C@@]3(Cl)C(Cl)=C([C@]([C@H]22)(Cl)C3(Cl)Cl)Cl)[C@H]2[C@@H]2[C@H]1O2 DFBKLUNHFCTMDC-PICURKEMSA-N 0.000 description 3
- 229950006824 dieldrin Drugs 0.000 description 3
- NGPMUTDCEIKKFM-UHFFFAOYSA-N dieldrin Natural products CC1=C(Cl)C2(Cl)C3C4CC(C5OC45)C3C1(Cl)C2(Cl)Cl NGPMUTDCEIKKFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JXSJBGJIGXNWCI-UHFFFAOYSA-N diethyl 2-[(dimethoxyphosphorothioyl)thio]succinate Chemical compound CCOC(=O)CC(SP(=S)(OC)OC)C(=O)OCC JXSJBGJIGXNWCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940064790 dilantin Drugs 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 210000000750 endocrine system Anatomy 0.000 description 3
- JLYXXMFPNIAWKQ-UHFFFAOYSA-N gamma-hexachlorocyclohexane Natural products ClC1C(Cl)C(Cl)C(Cl)C(Cl)C1Cl JLYXXMFPNIAWKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 3
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 3
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 3
- 229960000453 malathion Drugs 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000186 progesterone Substances 0.000 description 3
- 229960003387 progesterone Drugs 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- DNXHEGUUPJUMQT-UHFFFAOYSA-N (+)-estrone Natural products OC1=CC=C2C3CCC(C)(C(CC4)=O)C4C3CCC2=C1 DNXHEGUUPJUMQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFNOUKDBUJZYDE-UHFFFAOYSA-N 2-(4-chlorophenyl)-3-cyclopropyl-1-(1H-1,2,4-triazol-1-yl)butan-2-ol Chemical compound C1=NC=NN1CC(O)(C=1C=CC(Cl)=CC=1)C(C)C1CC1 UFNOUKDBUJZYDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000005757 Cyproconazole Substances 0.000 description 2
- ULGZDMOVFRHVEP-RWJQBGPGSA-N Erythromycin Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](C)C(=O)O[C@@H]([C@@]([C@H](O)[C@@H](C)C(=O)[C@H](C)C[C@@](C)(O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@H](C[C@@H](C)O2)N(C)C)O)[C@H]1C)(C)O)CC)[C@H]1C[C@@](C)(OC)[C@@H](O)[C@H](C)O1 ULGZDMOVFRHVEP-RWJQBGPGSA-N 0.000 description 2
- DNXHEGUUPJUMQT-CBZIJGRNSA-N Estrone Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)(C(CC4)=O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 DNXHEGUUPJUMQT-CBZIJGRNSA-N 0.000 description 2
- HEMJJKBWTPKOJG-UHFFFAOYSA-N Gemfibrozil Chemical compound CC1=CC=C(C)C(OCCCC(C)(C)C(O)=O)=C1 HEMJJKBWTPKOJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- MMOXZBCLCQITDF-UHFFFAOYSA-N N,N-diethyl-m-toluamide Chemical compound CCN(CC)C(=O)C1=CC=CC(C)=C1 MMOXZBCLCQITDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N caffeine Chemical compound CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N=CN2C RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FFGPTBGBLSHEPO-UHFFFAOYSA-N carbamazepine Chemical compound C1=CC2=CC=CC=C2N(C(=O)N)C2=CC=CC=C21 FFGPTBGBLSHEPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- LHHGDZSESBACKH-UHFFFAOYSA-N chlordecone Chemical compound ClC12C3(Cl)C(Cl)(Cl)C4(Cl)C2(Cl)C2(Cl)C4(Cl)C3(Cl)C1(Cl)C2=O LHHGDZSESBACKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 229960001259 diclofenac Drugs 0.000 description 2
- DCOPUUMXTXDBNB-UHFFFAOYSA-N diclofenac Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC=C1NC1=C(Cl)C=CC=C1Cl DCOPUUMXTXDBNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960001673 diethyltoluamide Drugs 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 229960005309 estradiol Drugs 0.000 description 2
- 229960003399 estrone Drugs 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229960003627 gemfibrozil Drugs 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 230000002363 herbicidal effect Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- KRTSDMXIXPKRQR-AATRIKPKSA-N monocrotophos Chemical compound CNC(=O)\C=C(/C)OP(=O)(OC)OC KRTSDMXIXPKRQR-AATRIKPKSA-N 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 239000003986 organophosphate insecticide Substances 0.000 description 2
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000003431 steroids Chemical class 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229960003604 testosterone Drugs 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAKOZHOLGAGEJT-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-methoxyphenyl)-Ethane Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C(C(Cl)(Cl)Cl)C1=CC=C(OC)C=C1 IAKOZHOLGAGEJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DJHWAIPYZDRNMH-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,5-pentabromo-6-(2-bromophenyl)benzene Chemical group BrC1=CC=CC=C1C1=C(Br)C(Br)=C(Br)C(Br)=C1Br DJHWAIPYZDRNMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFPYWIDHMRZLRN-UHFFFAOYSA-N 17alpha-ethynyl estradiol Natural products OC1=CC=C2C3CCC(C)(C(CC4)(O)C#C)C4C3CCC2=C1 BFPYWIDHMRZLRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IKCLCGXPQILATA-UHFFFAOYSA-N 2-chlorobenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1Cl IKCLCGXPQILATA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 2-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1Cl ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMTQQYYKAHVGBJ-UHFFFAOYSA-N 3-(3,4-DICHLOROPHENYL)-1,1-DIMETHYLUREA Chemical compound CN(C)C(=O)NC1=CC=C(Cl)C(Cl)=C1 XMTQQYYKAHVGBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HORNXRXVQWOLPJ-UHFFFAOYSA-N 3-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=CC(Cl)=C1 HORNXRXVQWOLPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WXNZTHHGJRFXKQ-UHFFFAOYSA-N 4-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=C(Cl)C=C1 WXNZTHHGJRFXKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISAVYTVYFVQUDY-UHFFFAOYSA-N 4-tert-Octylphenol Chemical compound CC(C)(C)CC(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 ISAVYTVYFVQUDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588986 Alcaligenes Species 0.000 description 1
- CAHQGWAXKLQREW-UHFFFAOYSA-N Benzal chloride Chemical compound ClC(Cl)C1=CC=CC=C1 CAHQGWAXKLQREW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- AHJKRLASYNVKDZ-UHFFFAOYSA-N DDD Chemical compound C=1C=C(Cl)C=CC=1C(C(Cl)Cl)C1=CC=C(Cl)C=C1 AHJKRLASYNVKDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005510 Diuron Substances 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000589565 Flavobacterium Species 0.000 description 1
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N Isocaffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N(C)C=N2 LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090000856 Lyases Proteins 0.000 description 1
- 102000004317 Lyases Human genes 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 240000005561 Musa balbisiana Species 0.000 description 1
- 235000018290 Musa x paradisiaca Nutrition 0.000 description 1
- 101100277038 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) dbp-5 gene Proteins 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QHTQREMOGMZHJV-UHFFFAOYSA-N Thiobencarb Chemical compound CCN(CC)C(=O)SCC1=CC=C(Cl)C=C1 QHTQREMOGMZHJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AUYYCJSJGJYCDS-LBPRGKRZSA-N Thyrolar Chemical class IC1=CC(C[C@H](N)C(O)=O)=CC(I)=C1OC1=CC=C(O)C(I)=C1 AUYYCJSJGJYCDS-LBPRGKRZSA-N 0.000 description 1
- XEFQLINVKFYRCS-UHFFFAOYSA-N Triclosan Chemical compound OC1=CC(Cl)=CC=C1OC1=CC=C(Cl)C=C1Cl XEFQLINVKFYRCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AKZWRTCWNXHHFR-PDIZUQLASA-N [(3S)-oxolan-3-yl] N-[(2S,3S)-4-[(5S)-5-benzyl-3-[(2R)-2-carbamoyloxy-2,3-dihydro-1H-inden-1-yl]-4-oxo-3H-pyrrol-5-yl]-3-hydroxy-1-phenylbutan-2-yl]carbamate Chemical compound NC(=O)O[C@@H]1Cc2ccccc2C1C1C=N[C@](C[C@H](O)[C@H](Cc2ccccc2)NC(=O)O[C@H]2CCOC2)(Cc2ccccc2)C1=O AKZWRTCWNXHHFR-PDIZUQLASA-N 0.000 description 1
- OGIIWTRTOXDWEH-UHFFFAOYSA-N [O].[O-][O+]=O Chemical compound [O].[O-][O+]=O OGIIWTRTOXDWEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- XCSGPAVHZFQHGE-UHFFFAOYSA-N alachlor Chemical compound CCC1=CC=CC(CC)=C1N(COC)C(=O)CCl XCSGPAVHZFQHGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- AEMFNILZOJDQLW-QAGGRKNESA-N androst-4-ene-3,17-dione Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3CC[C@](C)(C(CC4)=O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 AEMFNILZOJDQLW-QAGGRKNESA-N 0.000 description 1
- 229960005471 androstenedione Drugs 0.000 description 1
- AEMFNILZOJDQLW-UHFFFAOYSA-N androstenedione Natural products O=C1CCC2(C)C3CCC(C)(C(CC4)=O)C4C3CCC2=C1 AEMFNILZOJDQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001557 animal structure Anatomy 0.000 description 1
- 150000001449 anionic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N benzyl chloride Chemical compound ClCC1=CC=CC=C1 KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229960001948 caffeine Drugs 0.000 description 1
- VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N caffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1C=CN2C VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000073 carbamate insecticide Substances 0.000 description 1
- 229960000623 carbamazepine Drugs 0.000 description 1
- CVXBEEMKQHEXEN-UHFFFAOYSA-N carbaryl Chemical compound C1=CC=C2C(OC(=O)NC)=CC=CC2=C1 CVXBEEMKQHEXEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- HEZQRPHEDDAJTF-UHFFFAOYSA-N chloro(phenyl)methanol Chemical compound OC(Cl)C1=CC=CC=C1 HEZQRPHEDDAJTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LHHGDZSESBACKH-CKFBKXRKSA-N chlorodecone Chemical compound ClC1([C@]23Cl)C(Cl)(Cl)C4(Cl)C3(Cl)C3(Cl)C4(Cl)[C@@]1(Cl)C2(Cl)C3=O LHHGDZSESBACKH-CKFBKXRKSA-N 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229940124558 contraceptive agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003433 contraceptive agent Substances 0.000 description 1
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- FHIVAFMUCKRCQO-UHFFFAOYSA-N diazinon Chemical compound CCOP(=S)(OCC)OC1=CC(C)=NC(C(C)C)=N1 FHIVAFMUCKRCQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- DFBKLUNHFCTMDC-GKRDHZSOSA-N endrin Chemical compound C([C@@H]1[C@H]2[C@@]3(Cl)C(Cl)=C([C@]([C@H]22)(Cl)C3(Cl)Cl)Cl)[C@@H]2[C@H]2[C@@H]1O2 DFBKLUNHFCTMDC-GKRDHZSOSA-N 0.000 description 1
- 229960003276 erythromycin Drugs 0.000 description 1
- 229930182833 estradiol Natural products 0.000 description 1
- 150000002159 estradiols Chemical class 0.000 description 1
- 230000001076 estrogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- JLYXXMFPNIAWKQ-GNIYUCBRSA-N gamma-hexachlorocyclohexane Chemical compound Cl[C@H]1[C@H](Cl)[C@@H](Cl)[C@@H](Cl)[C@H](Cl)[C@H]1Cl JLYXXMFPNIAWKQ-GNIYUCBRSA-N 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003163 gonadal steroid hormone Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- FRCCEHPWNOQAEU-UHFFFAOYSA-N heptachlor Chemical compound ClC1=C(Cl)C2(Cl)C3C=CC(Cl)C3C1(Cl)C2(Cl)Cl FRCCEHPWNOQAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003054 hormonal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 229910001412 inorganic anion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000077 insect repellent Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 229960002809 lindane Drugs 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- GVYLCNUFSHDAAW-UHFFFAOYSA-N mirex Chemical compound ClC12C(Cl)(Cl)C3(Cl)C4(Cl)C1(Cl)C1(Cl)C2(Cl)C3(Cl)C4(Cl)C1(Cl)Cl GVYLCNUFSHDAAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HGASFNYMVGEKTF-UHFFFAOYSA-N octan-1-ol;hydrate Chemical compound O.CCCCCCCCO HGASFNYMVGEKTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229960005489 paracetamol Drugs 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 150000004965 peroxy acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 125000005498 phthalate group Chemical class 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000006042 reductive dechlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000091 reproductive toxicant Toxicity 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000003270 steroid hormone Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000005495 thyroid hormone Substances 0.000 description 1
- 229940036555 thyroid hormone Drugs 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 229960003500 triclosan Drugs 0.000 description 1
- QOAGXDWNTPHEKV-UHFFFAOYSA-N tricyclo[4.2.1.03,9]nona-1,3,6(9),7-tetraen-5-one Chemical compound C1=C2C=CC3=C2C1=CC3=O QOAGXDWNTPHEKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQUQLFOMPYWACS-UHFFFAOYSA-N tris(2-chloroethyl) phosphate Chemical compound ClCCOP(=O)(OCCCl)OCCCl HQUQLFOMPYWACS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 231100000925 very toxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Vynález se týká zarízení, ve kterém jsou dekontaminovány vody, znecištené zdravotne nebezpecnými organickými látkami, jako jsou napríklad pesticidy, herbicidy, ropné produkty, polyaromatické látky, rezidua produktu osobní péce a jiné chemické látky, ale i ruzné farmaceutické prípravky, jako jsou hormony a léciva, které se dostaly z životního prostredí do odpadních vod, vykazují casto vlastnosti endokrinních disruptoru. Integrovanou jednotku tvorí soubor vzájemne propojených zarízení, ve kterých probíhají postupne operace, kterými jsou reduktivní dehalogenace v elektrickém poli, pokrocilá oxidace tzv. hydroxylovými ionty v elektrickém poli a adsorpce techto látek, zejména z kontaminovaných vod urcených jako zdroje pitné vody.
Description
(57) Anotace:
Vynález se týká zařízeni, ve kterém jsou dekontaminovány vody, znečištěné zdravotně nebezpečnými organickými látkami, jako jsou například pesticidy, herbicidy , ropné produkty, polyaromatické látky, rezidua produktů osobní péče a jiné chemické látky, ale i různé farmaceutické přípravky, jako jsou hormony a léčiva, které se dostaly z životního prostředí do odpadních vod. vykazují často vlastnosti endokrinních disruptorů. Integrovanou jednotku tvoří soubor vzájemně propojený ch zařízeni, ve který ch probíhají postupně operace, kterými jsou reduktivní dchalogenace v elektrickém poli, pokročiláoxidace tzv. hydroxylovými ionty v elektrickém poli a adsorpcc těchto látek, zejména z kontaminovaných vod určených jako zdroje pitné vody.
CZ 2010-518 A3
...... w toío-^χ • · · · · · -* ·· • · · · · ΐ·· ·· · · • · · . · J ί : · ;·· ·· ·· .. .. · · · • ·· ··· ··
Integrovaná jednotka pro odstraňování pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobní péče, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptorů, z kontaminovaných vod
Oblast techniky
Vynález se týká zařízení, ve kterém jsou dekontaminovány vody, znečištěné zdravotně nebezpečnými organickými látkami, jako jsou například různé pesticidy, herbicidy, ropné produkty, polyaromatické látky, rezidua produktů osobní péče a jiné chemické látky, ale i různé farmaceutické přípravky, jako jsou hormony a léčiva, které se dostaly z životního prostředí do odpadních vod, a které není možné současnými a běžnými biologickými způsoby, užívanými např. v čističkách odpadních vod anebo ze zdrojů vod pro pitné účely, odstranit. Takové vody, které obsahují látky vykazující často vlastnosti endokrinních disruptorů jsou podle našeho vynálezu těchto látek zbavovány fyzikálně-chemickými metodami, které jsou realizovány v integrované jednotce. Integrovanou jednotku tvoří soubor vzájemně propojených zařízení, ve kterých probíhají postupně operace, kterými jsou reduktivní dehalogenace v elektrickém poli, pokročilá oxidace tzv. hydroxylovými ionty v elektrickém poli a adsorpce těchto látek, zejména z kontaminovaných vod určených jako zdroje pitné vody.
Dosavadní stav techniky
Nedostatek pitné vody je značný problém, zejména v aridních a semi-aridních oblastech, ale začíná se projevovat i v našich zeměpisných šířkách. Rostoucí problémy v zásobování čistou pitnou vodou a její rostoucí spotřeba stále více nutí využívat k výrobě pitné vody i odpadní a povrchové vody. Dostáváme se tak k nutnosti řešit řadu problémů s touto skutečností spojených, zejména řešit odstranění nebezpečných látek, zejména pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobní péče, které se ve stále se zvyšující míře v takových vodách vyskytují.
Během posledních let v důsledku širokého užívání pesticidů v zemědělství, vzrostlo výrazně jejich množství ve vodách. Dnes představují hlavní polutant vodného prostředí a jejich přítomnost zde je závadná vzhledem k jejich toxicitě vůči živým organizmům. Počet různých pesticidů jde dnes do stovek a jsou ročně aplikovány v obrovských objemech. Například malathion je spotřebováván v množstvích řádově 25x106 kg/rok, atrazinu je dodáváno do životního prostředí ročně přes 90x106 kg. Důsledkem jsou vysoké hladiny pesticidů v podzemních vodách, např. v USA se pohybují v rozmezí 0,1-0,3 mikrogramů/1, podobně v Evropě (0,03-0,5 mikrogramů/1. Obecné rozdělujeme
pesticidy na neperzistentní a perzistentní, kdy rozhoduje, zda je daný pesticid v reálném čase, například ve dnech a týdnech, spontánně degradovatelný v životním prostředí. Například za perzistentní látky považujeme DDT, aldrin, dieldrin, chlordan, za neperzistentní pak například methoxychlor, sevin, malathion a lindan.
Předmětem zájmu jsou spíše perzistentní pesticidy, protože tím, že přetrvávají v prostředí, mají vyšší příležitost ke kontaktům s živými organizmy. Některé pesticidy, spolu s farmaceutickými produkty a produkty osobní péče, mají vlastnosti tzv. endokrinních disruptorů. Podle Stockholmské konvence patří mezi ostře sledované nebezpečné látky řada pesticidů, zejména:
Chlordekon, chlorovaný polycyklický keton o chemickém vzorci C10CI10O (1,1 a,3,3a,4,5,5,5a, 5b,6 -decachloro octahydro-2/7-1,3,4 (methanetriyl)cyclobuta[cď]-pentalen-2-one), aldrin (C^HsCL), chlordan (CioHóClg), DDT (C14H9CI5), dieldrin (C^HgCUO - 1,2,3,4,10,10-hexachloro-6,7-epoxy1,4,4a, 5,6,7,8, 8a-octahydro-l,4,5,8-dimethanonaftalen), endrin (C^HgClňO(laR,2S,2aS,3S.6R,6aR,7R,7aS)-3,4,5,6,9,9-hexachlor-la,2,2a,3,6,6a,7,7a-oktahydro-2,7:3,6dimethannafto[2,3-b]oxiren), HCB (CóCU), HCH, rsp.y-HCH (CeHóClé), heptachlor (C10H5CI7), hexabromobifenyl (CuIIeBis), mirex (C10CI12- pomalou oxidací zněj vzniká chloredkan), taxafen (směs asi 200 organických sloučenin odvozených při chloraci kampénu, sumárních vzorců C10 HiiCls až C|oH1]C1i2) a PCB (polychlorované bifenyly, komerční výrobky představují směsi s různým obsahem Cl v molekule bifenylu, nejčastěji s převahou 3-4 atomů Cl, nebo 6 atomů Cl). Používání těchto látek je dnes zakázáno, ale protože se v nedávné minulosti hojně používaly, stále ještě z kontaminovaných půd transferují do životního prostředí. Na rozdíl od např. PCB, s takovými látkami, jako jsou polybromované bifenyl ethéry (PBDE) jsme kontaktováni v každodenním styku, a i při jejich nepatrné rozpustnosti se různými cestami dostávají do potravinových řetězců a do orgánů živých organizmů. Často v orgánech živočichů mění jejich funkce, což je zvláště nebezpečné, jestliže ovlivňují endokrinní systém. Mluvíme pak o tzv. endokrinních disruptorech. Endokrinní disruptory jsou tedy látky, které účinkují jako hormony v endokrinním systému a narušují fyziologické funkce endogenních hormonů. Za tyto disruptory jsou považovány např. nonylfenol, některé ftaláty, již zmíněné PBDE, bisfenol A, z uvedených pesticidů atrazin a chlordekon. Napodobují působení přirozeně produkovaných hormonů, např. estrogenu, čímž vyvolávají obdobné reakce v těle, zamezují působení běžných hormonů, např. PBDE hormonů štítné žlázy, čímž zamezují jejich působení, ovlivňují syntézu přirozených hormonů a metabolizmus. Vedle přirozených hormonů sem patří i látky uměle vyrobené, zejména řada chemikálií, vzniklých jako meziprodukty průmyslových výrob (dioxiny). Působí jako endokrinní disruptory, jsou všude kolem nás a jsou perzistentní.
Lidské i zvířecí orgány produkují hormony, zejména například estrogeny, které náleží k pohlavním steroidním hormonům, a část této produkce přechází do životního prostředí. Množství těchto hormonů, které se dostávají do životního prostředí, se v jednotlivých státech odhaduje ve stovkách kilogramů ročně. Koncentrace, které se pak dostávají do vod mohou činit až jednotky nanogramů na litr. Jsou to koncentrace zdánlivě malé, ale permanentní přítomnost nanogramových množství v litru vody kterou posléze pijeme stačí k výraznému zásahu do chodu organizmu. V poslední době jsou ve vodách zjišťovány značná množství umělých estrogenů, konkrétně antikoncepčních, např. deriváty estradiolu (17.a-ethynylestradiol, C20H24O2), které začínají ovlivňovat endokrinní systém např. mužské populace.
Vyskytují se ve vodách odcházejících z čističek komunálních vod a tím jsou i zdrojem pro úpravny pitné vody. Že se takové látky vyskytují v těchto vodách je známo již přes 30 let, ale teprve v poslední dekádě jsou tyto informace spojovány s jejich dopady na biologické systémy. Těmto složkám se nyní dostává vysoké pozornosti na všech společenských a vědních úrovních, protože o mnohých z nich je známo, že interferují s hormonálním systémem a jsou tudíž potenciálně nebezpečné pro vývoj a reprodukci i pří sub-nanogramové expozici.
V literatuře je mnoho studií o výskytu pesticidů, endokrinních disruptorů a produktů tzv. osobní péče (PEO), ale jen málo je poznatků zaměřených na zdroje pitné vody (viz např. AWWA Research Foundation, Endocrine Disruptors, Pharmaceuticals, and Personál Care Products in Drinking Water: An Overview of AWWA Research to Dáte, January/February 2007 in Drinking Water Research). Jejich detekce umožňují nové, velmi citlivé chemické a biochemické analytické metody. Ukazuje se, že například v USA zhruba 60% zdrojů pitné vody již vykazuje určitou hladinu estrogenní aktivity. Nejběžnějším kontaminantem jak ve zdrojích pitné vod, tak v pitné vodě samotné byl detekován hmyzí repelent DEET. Carbamazepin, dilantin, sulfamethoxazol a meprobamat jsou farmaka, která se nejčastěji vyskytují ve zdrojové vodě, přičemž meprobamat, dilantin, ibuprofen a iopromid se vyskytovaly ve více jak 65% vzorků pitné vody. Obecně se však farmaka jen zřídka vyskytují v koncentracích větších než 10 ng/1. Atrazin, široce využívaný herbicid, který je známý jako endokrinní disruptor, se vyskytoval nejvíce ze všech testovaných kontaminantu, a to jak ve zdrojové tak pitné vodě, ale pod hranicí jeho maximálně považované hladiny 3 mikrogramy/1. Hormony se vyskytovaly nepravidelně, pod hranicí 1 ng/1.
Tyto látky lze jen obtížně odstranit dosavadními čistírenskými biologickými procesy a posléze i tradičními procesy úpravy na pitnou vodu, jako jsou například koagulace a oxidace chlorem.
Tradiční fyzikální techniky (koagulace, adsorpce na aktivním uhlí, reverzní osmóza, apod.), mohou být sice obecně použity i pro odstranění většiny těchto polutantů, ale jsou to metody separační a ·*·♦ V»
nedestruktivní a vyžadují další náročné ošetření separovaných nebezpečných odpadů. Je tudíž značný zájem vyvinout jednoduché, laciné a rychlé metody pro destrukci těchto látek ve vodách. Koagulace a flokulace:
Hydrofobní složky jsou schopné se vázat na částice a mohou být poté separovány usazováním, ale více rozpustné sloučeniny nejsou tímto způsobem odstraněny. Koagulace je aplikovaná za užití tradičních koagulantů, jako je síran hlinitý, nebo chlorid železitý. Některé endokrinní disruptory a produkty osobní péče mohou být tak částečně z vod odstraněny, ale je obecné mínění, že tento způsob není efektivní,
Adsorpce na aktivní uhlí:
Hydrofobní sloučeniny vykazují vyšší účinnost separace, ve srovnání s více hydrofilnějšími, ale pro jejich účinné odstranění je nutno aplikovat vysoké dávky aktivního uhlí a dlouhou dobu kontaktu. Rozpustné kontaminanty jsou odstraněny tímto způsobem velmi rychle. Například velmi často se vyskytující látky, jako iopromid (kontrastní látka při RTG) a farmaka jako ibuprofen, meprobamat, sulfamethoxazol a diclofenac, jsou některé příklady sloučenin, které se aktivním uhlím nedaří separovat, na rozdíl od například steroidních hormonů. Adsorpce na aktivním uhlí není tedy možno zdaleka považovat za univerzální metodu.
Užití chloru a chloraminu:
Obě látky mají schopnost reagovat s různými organickými složkami ve vodě, chlor je silnější a rychleji působící oxidant než chloramin. Chlor reaguje s fenolovými a aminovými funkčními skupinami, ale je téměř nereaktivní s většinou látek s ketonovými a alkoholovými skupinami (například se to týká hormonů). Reakce je silně pH závislá (rychlejší oxidace za nízkých pH). Z desítek zkoušených pesticidů, endokrinních disruptorů a produktů osobní péče (PEO) jich asi polovinu bylo možno takto oxidovat. Chloramin je mnohem méně reaktivnější k odstraňování těchto látek než chlor: například antibiotika jako sulfamethoxazol, trimetropin a erythromycin spadají do skupiny sloučenin, které se dobře odstraňují chlorem, ale jsou odolné vůči chloraminu. Organofosfátové pesticidy obsahující P-S vazby jsou snadno degradovatelné a jako primární produkty poskytují oxony s (P-O) vazbou. Thiobencarb je též degradován chlorací a produkuje chlorobenzylalkohol, chlorotoluen, chlorobenzylchlorid, chlorobenzoovou kyselinu a chlorobenzyl aldehydy jako chlorační vedlejší produkty. Kvalita pitné vody se musí tedy kontrolovat i na tyto produkty, což se ví již dlouho, ale neděje se (viz např. Y. Magara et al. (1994): Degradation of pesticides by chlorination during water purification. Water Sci.Technol. 30, 1 19-128).
Ozon:
Ozon je silný oxidant a je velmi účinný pro snižování koncentrace většiny PEO. Zejména bylo pozorováno, že ozon může odstraňovat ketonové steroidy (testosteron, progesteron, androstenedion), které nejsou odstraňovány chlorem. Nicméně ve srovnání s fenolickými estrogeny (estronem, 17 beta-estradiolem a 17alfa-ethinylestradiolem) progesteronové endokrinní dísruptory reagují pomaleji. Výjimky, kdy ozon nereaguje dobře, tvoří např. redukční látka používaná hojně v biochemii a molekulární biologii tris-chloroethylfosfát (TCEP, C9H15O6P), menší účinnost odstranění byla u herbicidu atrazinu, kontrastní látky pro RTG iopromidu a farmaka meprobamatu. V dosáži typické pro úpravu pitné vody je účinný pro řadu PEO (2 mg/min/1), přičemž pesticidy ve srovnání s hormony jsou více rekalcitrantními složkami (viz např. R.Broseus et al (2009): Ozone oxidation od pharmaceuticals, endocrine disruptors and pesticides during drinking water treatment. Water Res. 43, 4707-4717). Byla též studována oxidace endokrinního disruptoru bisfenolu A v pitné vodě. Pro počáteční koncentrace bisfenolu A rovné 11 mg/1 byla při dávkování ozonu 2 mg/1 dosahována degradace až 90% (Xu Bin et al.(2007): degradation of endocrine disruptor bisfenol A in drinking water by ozone oxidation. Frontiers of Environmental Sci. and Eng. in China. 1, 350-356.,
Fotochemické metody
Můžeme je dělit na přímé a nepřímé. Přímé rozkladné fotochemické procesy je možno aplikovat tehdy, když organické látky dostatečně absorbují světlo v UV oblasti (250-300 nm). Nicméně, účinnost těchto fotoprocesů limituje ve vodném prostředí mnoho faktorů, jako jsou transparentnost vod, míra absorpce slunečního záření, pH vod. Degradační účinnost organických látek může být výrazně zvýšena užitím nepřímých fotochemických procesů. Ve většině nepřímých fotochemických metod je aplikace UV záření spojena s přídavkem oxidujících látek, jako je peroxid vodíku, ozon, ale i různé jiné peroxidy a perkyseliny a jejich sole, často za přídavku katalyzátoru, jakým jsou např. kationty Fe(II), resp. Fe(III), což je již přes sto let známá Fentonova reakce. Tyto technologie jsou známé jako tzv. pokročilé oxidace (AOP), kde je představa, že zde působí oxidačně velmi razantní hydroxylové a obdobné radikály. Ozon v kombinaci s hydrogen peroxidem však zřejmě není více reaktivní, než při použití samotných oxidantů jednotlivě.
Ultrafialové záření UV je zejména jako nízko-energetické záření využíváno k desinfekci pitné vody. Při typické aplikaci 40 miliJoulů/cm2 není toto záření samotně schopné odstranit většinu cílových PEO, nebo jen částečně, jako je tomu u antibiotika sulfamethoxazolu, antimikrobiálního triclosanu a farmaka diclofenacu. Více-energické UV (např. > 400 mJ/cm2) je již spíše schopné takové látky oxidovat přímou fotolýzou. Kombinace UV při těchto energetických hladinách s hydrogen peroxidem (> 3 mg/1) poskytuje nejlepší výsledky s odstraněním většiny sledovaných PEO.
Speciální způsob aplikace fotokatalytické degradace těchto látek ve vodách je za užití solárního záření. Při srovnání fotokatalytické degradace T1O2 s jinými polovodiči se ukazuje, že např. při • · · · * ·
• · <···» • » · ·· • · «« • · · ·· ·· degradaci endokrinního disruptoru di-n-butyl ftalátu bylo účinnější použít suspenzi ZnO (ZnO 500 mg/1, DBP 5 mg/1). Solární fotokatalytická degradace je jednoduchá, laciná a snadno ovladatelná, zejména pro subtropické a tropické oblasti. (S.Kaneco et al. (2007): Solar photo-catalytic degradation of endocrine disruptor di-n-butyl phtalate in aqueous solition using zinc oxide. Bull.Catal.Soc.india 6 , 22-33.). Pro zvýšení solárního efektu se často aplikují různé parabolické kolektory-fotoreaktory. Takto byly například ošetřovány alachlor, atrazin a diuron v koncentracích do 30 mg/1 pokročilou oxidací (Fentonova metoda, T1O2 a T1O2 / Na2S20g). Jde o jednu z mála publikací, kde se autoři snaží postihnout i tvorbu vedlejších produktů. Peroxidisulfát se ukázal jako výhodnější oxidant, než peroxid vodíku a reakce byla rychlejší i než za užití anatasu, přičemž fotoFenton za použití železa (10-50 mg Fe, přikapávání peroxidu) jako katalyzátoru byl rychlejší, než aplikace TÍO2. Ve většině případů autoři publikují kompletní mineralizaci. Vhodnou alternativou k foto-Fentonu může být i aplikace TiO2 (200 mg/1) a persulfátu, ale je nutno zvážit ekonomické parametry (reakce probíhá při pH 2). Mineralizace atrazinu není kompletní, ale vznik produktu kyseliny cyauronové - byl pozorován pouze za užití persulfátu (M. Hincapié P. et al (2006): Degradation of pesticides in water using solar advanced oxidation processes. Appl. Catal.B: Environmental 64, 272-281.).
Byla popsána nová elektrochemická a fotochemická metoda pro degradace pesticidů ve vodném prostředí ( J.J.Aaron, M.A.Oturan (2000). New photochemical and Electrochemical methods for the Degradation of Pesticides in Aqueous Media. Presented at MBCAC III, June 2000, AntalyaTurkey). Metoda je založena elektro-Fentonově procesu, tj. simultánní redukci O2 a Fe . Ve vodné prostředí se syntetizují aktivní hydroxylové radikály elektrickým proudem a rychle reagují s aromatickými pesticidy polyhydroxylačními reakcemi. Tento způsob byl aplikován na vybrané pesticidy, zahrnující herbicidy na bázi chlorfenoxy kyseliny, karbamátových a organofosfátových insekticidů. Degradace a mineralizace pesticidu monochrotophosu (organofosfátový insekticid C7FI11NO5P) za použití elektro-Fentonova procesu za užití Fe elektrod za přídavku peroxidu vodíku byla uskutečněna během několika minut (300 mg/1 MCP, 6 g/1 NaCl, 93 A/m2 , H.C.Yatmaz, Y.Uzman (2009).: degradation of Pesticide Monochrotophos from Aqueous Solutions by Electrochemical Methods. Int.J.Electrochem.Sci.4, 614-626. Detailní elektrochemické reakce během elektrolýzy roztoku jsou komplikované a ne zcela známé. V anodické oxidaci je organický polutant rozložen tak, že absorbuje hydroxylové radikály vznikající oxidací vody na anodě
Μ + H2O —> M(OH*) + FE + e', kde je znázorněna adsorpce hydroxylového radikálu na anodě M, načež tento radikál oxiduje organickou látku. Elektro-Fentonova reakce za použití různých elektrolytických cel byla studována již dříve. Fe2+je produkováno na (rozpouštějící se) anodě a zásobuje tak kontinuálně Fentonovu reakci těmito ionty. Po adici peroxidu jsou organické látky
• · ·* ♦♦ • * degradovány během elektrolýzy radikály OH*, jak je zřejmé ze vztahu Fe2+ + H2O2 —> Fe(OH)2+ + OH*.
Samostatnou třídu AOP tvoří aplikace nano TiO2/UV, prvá důležitější sdělení se objevují v roce 1990 (např. M. Abdullah et al. (1990): effects of common inorganic anions on rates of photocatalytic oxidation of organic karbon over illumintaed titanium oxide. J.Phys. Chem. 94, 6820. J.C. DOliveira et al.(l990). Photodegradation of 2- and 3-chlorophenol in titanium dioxide aqueous suspension. Environ. Sci.technol. 24, 990-996). Nej vhodnější uspořádání reaktoru je tok kapaliny v tenkém filmu přes ozařované fotokatalytické medium s imobilizovaným nano-anatasem (např. vodnou disperzí koloidálního SÍO2). V tomto případě se chlortorulon degradoval úplněji než cyproconazol - v obou případech jde o aromatické organické látky obsahující v molekule chlor i dusík. Predikce, která látka se bude za použití AOP degradovat snadněji, nelze zatím a priori použít. Obvykle se aplikuje vlnová délka UV záření 254 nm. Byla též zkoušena simulace slunečního záření (> 340 nm) na DDT vodnou suspenzí částic různých polovodičů. Pro počáteční koncentraci DDT 1 mg/1 a 2 g /1 TiO2, tok fotonů 3 x 10’5 einstein/min přes průměr cely 4 cm2, bylo TiO2 nej účinnější ze všech zkoušených polovodičů (dále ZnO, CdS, WO3( alfa- Fe2O3 a oxid titanu dopovaný 5% hm. Pt). Poločas procesu byl 40 minut, kdy podle autorů došlo k úplné mineralizaci.
Membránové separace:
Ultrafiltrace a mikrofiltrace nejsou účinné. Mohou snad adsorbovat některé PEO na povrch membrán, nebo v případě zakotvení např. nano TiO2 a při ozařování UV (což je technicky náročné uspořádání) by mohly některé PEO být takto odstraňovány. Na druhé straně, nanofiltrace může být dobrou separační metodou pro mnoho PEO. Nej efektivnější pro většinu PEO se ukazuje reverzní osmóza, zejména pak v tzv. double-pass RO systému.
Biode gradace:
Testy prováděné AWWA ukazují, že při filtraci přes biofíltry jsou některé látky velmi rychle degradovány (např. acetaminophen, kafein, gemfibrozil, ibuprofen, estrogenové hormony), jiné (např. atrazin, carbamezepin, iopromid, dilantin, TCEP) jen velmi pomalu.
PEO se různým způsobem adsorbují na sedimenty (například ze zvodní), přičemž za určitých podmínek mohou být degradovány přirozenými mikroorganizmy. Takto byly studovány např. biodegradace vybraných endokrinních disruptorů: bisfenol A (BPA), 17beta-estradiol (E2), 17alfaethynylestradiol (EE2), 4-tert-octylfenol (4-t-Op) a 4-n-nonylfenol (4-n-NP). 4-n-NP vykazoval největší sorpci, nejnižší BPA. Degradační experimenty ukázaly, že E2 a 4-n-NP rychle degradují za aerobních podmínek při poločase 2 a 7 dnů, EE2 degraduje pomalu (poločas 81 dnů) a ostatní zůstávají prakticky nedotčené (BPA a 4-t-OP). Jen velmi pomalu degradoval E2. Biodegradace
nebude zřejmě nejvhodnější způsob odstraňování pro většinu PEO, i když tato technologie je předmětem studií. Osud pesticidů v životním prostředí je mikrobiální aktivitou ovlivněn, ale různě. Řada pesticidů je k mikrobiální degradaci zcela rekalcitrantní. Některé kmeny Alcaligenes, Flavobacterium, Pseudomonas a Rhodoccoccus metabolizují pesticidy. Degradace nezáleží pouze na přítomnosti mikrobů, ale na řadě environmentálních parametrů. Cestu, jak využít biodegradace pro dekontaminaci pesticidů poskytují genetické manipulace, viz např. S.Kumar et al (1996): Molecular aspects of pesticide degradation by microorganisms. Critical rev.microbiol. 22, 1-26). V biodegradativních cestách budou hrát roli oxygenázy, hydrolázy a karbon-halide lyázy. Biodegradace představují výzvu pro budoucnost i pro některé rekalcitrantní látky, jako je např. bisfenol A a atrazin.
Hydro lýza:
Některé méně perzistentní organofosfátové pesticidy (např. malathion a diazinon) je možno rozložit hydrolyticky, např. za aplikace katonických surfaktantů a hydrolytických enzymů.
Možnosti:
Možnost odstranění PEO látek ze zdrojů pitné vody obvyklými úpravárenskými procesy byla simulována kontaminací vybraných zdrojů pitné 62 různými PEO v množství 10 ng/1 až 250 ng/1 (P. Westerhoff, Y.Yoon,S.Snyder,E.Wert (2005): Fate of Endocrine-Disruptor, Pharmaceutical, and Personál Care produkt Chemicals Duting Simulated Dribling Water Treatment Processes. Environ. Sci. Technol. 39, 6649-6663) a aplikací obvyklých technik v laboratorním provedení. Koagulanty (síran amonný, chlorid železitý) odstraní některé látky, např. polyaromatické uhlovodíky, ale méně než 25% všech PEO. Přídavek 5 mg/1 aktivního uhlí při 4-hodinovém kontaktu odstraní 10% až 98% , jako účinná predikce slouží výše tzv. partičního oktanol-voda koeficientu ( lepší adsorpce u látek s vyšším partičním koeficientem, s výjimkou některých obsahujících heterocyklický a aromatický dusík). Zajímavé je, že odstranění nezávisí na počáteční koncentraci PEO (rozhoduje počet tzv. aktivních míst na sorbentu). Užití aktivního uhlí tedy není 100% účinné. Experimenty s chlorem a ozonem snížily počáteční koncentrace o <10% až >90% a původní PEO byly pravděpodobně převedeny na vedlejší oxidační produkty. Ozon oxidoval steroidy obsahující fenolické skupiny (estradiol, cthynylestradioi, estron) účinněji, než hormony bez aromatických a fenolických skupin (androstenodion, progesteron, testosteron). Reaktivita PEO s oxidanty se projevila různě: a) složky snadno oxidovatelné, přes 80% účinnost, kdy působení chloru a ozonu je stejné, b) složky jak s chlorem, tak ozonem neoxidovatelné (TCEP, BHC, chlordan, díeldrin), b) složky spíše oxidovatelné ozonem. Obecně konvenčni způsob koagulace-chlorace nelze uvést jako zcela účinný, přídavek aktivního uhlí může zvýšit separační účinnost některých PEO. Ozon je účinný oxidant, ale některé látky DEET, ibuprofen, gemfibrozil jím nebylo možno účinně odstranit.
Některé PEO nebylo možno účinně odstranit žádnou z konvenčních vodárenských úpravárenských technik Jako atrazin (CgH14 Cl N5), iopromid C18H24 I3 N3O8, meprobamat (derivát karbamátu C9 Hi8N2 O4), TCEP.
Je tedy možno konstatovat že způsoby odstraňování těchto látek ve zdrojích pitné vody závisí na složení PEO a nelze dát jednoznačný návod. Většina PEO bude nejspíše odstraněna pokročilými procesy jako je ozonace
- AOP
Adsorpce na aktivním uhlí
Reverzní osmóza (RO)
Nanofiltrace
Kombinace všech těchto procesů
Složení zdrojových vod pro pitné vody koreluje se zdrojem původního znečištění, vody, které jsou v blízkosti např. nemocnic, budou obsahovat více farmak, než vody v sousedství zemědělských ploch, nebo farem s chovem hospodářských zvířat. Některé účinné techniky, jako např. RO a nanofiltrace jsou nákladné.
Ukazuje se však, že konvenční zařízení pro úpravu pitné vody by za aplikace chloru měly být schopné rozložit většinu přírodních a syntetických steroidních hormonů-estrogenů, což jsou cílové komponenty, které nás v současnosti nejvíce zajímají pro jejich endokrinní efekty. Problém je však v tom, že pitné vody mohou obsahovat desinfekční vedlejší produkty DBP, které mohou působit jako endokrinní disruptory. Protože DBP jsou obecně přítomné v řádově vyšších koncentracích než jiné kontaminanty a jsou považovány za reprodukční toxikanty, úsilí kontrolovat PEO oxidací může být nakonec i kontraproduktivní. Protože nejsou disponibilní jednotné analytické metody stanovení většiny PEO, a už vůbec ne jejich vedlejších produktů, může se zdát v současnosti předčasné vyvíjet technologie na dekontaminace obvykle zanedbatelných kvant těchto látek, zejména farmaceutických produktů a produktů osobní péče v pitných vodách. Některé zdroje pitných vod jsou však silně kontaminované zejména pesticidy (viz například velmi silné kontaminace podzemních vod chlordekonem z postřiku banánů v zemích Střední a Jižní Ameriky) a protože lze obdobné trendy očekávat i blízké budoucnosti i v Evropě, je třeba se tomuto problému s předstihem věnovat.
Speciální zařízení, zamezující průnik většiny PEO do zdrojů pitné vody, je zřejmě nutno navrhovat jako komplexní integrované jednotky, přičemž vždy bude složení takových jednotek závislé na konkrétním převládajícím složení PEO v takových zdrojích. Rozhodující pro jejich výběr je
jednoznačně skutečnost, co tyto degradační metody vlastně způsobují při degradaci PEO. S tím se mnoho studií doposud nezabývá.
Nejdůležitější technikou odstraňování PEO se v současné době jeví pokročilé oxidace AOP. Tomuto způsobu je v současné době věnovaná značná pozornost a počet odborných sděleni jde dnes již do tisíců. Nicméně se ukazuje, že jen málo studií se zabývá složením produktů, které při této technologii vznikají, zejména, jsou- li PEO chlorované látky. AOP sice odstraní původní PEO, ale dosažení skutečné mineralizace je v praxi pouze teoretické: vždy v reálném čase reakce končí produkcí řady nových oxidovaných produktů, které jsou většinou stejně nebo i více toxické, než původní PEO.
Ukazuje se tedy, že i když nelze navrhnout jednu zcela univerzální technologii, je možné pro většinu konkrétních situací navrhnout a aplikovat takovou základní integrovanou jednotku, která by byla nenákladná a zaručovala zneškodnění většiny PEO, které dnes můžeme ve zdrojích pitné vody očekávat. V konkrétních případech lze takovou jednotku pak dále rozšířit o speciální techniku. Většina perzistentních PEO obsahuje v jejich molekule zejména halogenované látky (Cl, Br, J) a vyznačují se složitými chemickými strukturami, kde u mnohých je i kombinaci halogenů s dusíkem (například pesticidy chlortorulon a cyproconazol). (Pokud jde o organofosfáty, ukazuje se že obvykle stačí k jejich rozkladu změna pH). Taková jednotka by byla integrovatelná ke zdroji pitné vody, dokonce by mohla být zapojena i jako mezistupeň při konvenční technologie biologického čištění odpadních komunálních vod.
Většina halogenovaných, zejména chlorovaných rezistentních PEO, poskytuje pří AOP zdravotně nebezpečné meziprodukty. Zjistili jsme, že i relativně jednoduché sloučeniny, jako 4-chlorfenol, za aplikace AOP poskytují řadu hydroxylovaných derivátů, přičemž probíhají i kondenzační reakce za vzniku velmi toxických vedlejších produktů (byly detekovány i PCB látky).
Lze to odstranit předběžným odstraněním atomů halogenů z těchto PEO, např. reduktivní dehalogenací. Zbytek molekuly pak lze snadno rozložit metodami AOP bez nebezpeční vzniku ekotoxických finálních produktů. Na tomto poznatku je založen vynález integrované jednotky.
Vycházíme přitom z našich předchozích zjištění o redukční schopnosti řady bimetalických katalyzátorů, zejména na bázi nula valenčních kovů, zejména železa a paladia ( viz např. F. Kaštánek et al. (2010): Efficiency Comparison of Various Bimetallic Catalysts such as Fe/Pd, Zn/Pd, ni(Pd, Al/Pd and Mg/Pd in Reductive dehalogenation of Polyhalogenated Compounds in water. Proč. Int. Conf. Prot.rest.Environment, PRE1052ACT, Corfu, July 5-9 2010.).
··««·· · · · · * ♦· • · · ♦ · · · · * *
Podstata vynálezu
Podstata vynálezu spočívá v našem experimentálně ověřeném zjištění, že rozhodující nevýhodu, která je charakteristická pro způsoby tzv. pokročilých oxidací AOP, tj. tvorbu nových zdravotně nebezpečných vedlejších produktů během této reakce, lze do značné míry odstranit předběžným ošetřením vody kontaminované pesticidy, produkty farmaceutického průmyslu a/nebo osobní péče, souhrnně označované jako PEO, způsobem tzv, reduktivní dehalogenace (RD). Vznik nebezpečných vedlejších látek v navazujícím dekontaminačním AOP stupni je výrazně potlačen, přičemž současně rozklad PEO ve stupni AOP, navazujícím na stupeň RD, probíhá rychleji a dosahuje se až mineralizace látek PEO, a to v realistických časech. Dekontaminace se realizuje v integrované jednotce, která je předmětem tohoto vynálezu. Integrovaná jednotka je tvořena nádobou, rozdělenou porézní přepážkou na dva prostory. První prostor, tzv. katodový, je vyplněn katalytickou účinnou směsí, kterou tvoří makro a|nebo mikročástice šedé grafítické litiny obsahující zrna hnízdového grafitu až do 5% objemových, dále je tato katalyticky účinná směs tvořena částicemi šedé grafítické litiny obsahující zrna hnízdového grafitu s vycementovaným kovovým paladiem, kdy obsah paladia je až do 1% hmotnostního. Dále je katalyticky účinná směs tvořena mikročásticemi aktivního uhlí obsahující paladium až do 3% hmotnostních. Tyto částice jsou v katodovém prostoru smíchány, ale s výhodou mohou být v tomto prostoru uloženy ve vrstvách, přičemž tyto vrstvy mohou být od sebe odděleny katalyticky inertním materiálem, např. částicemi silikátů nebo aluminy. V této vrstvě je umístěna katoda, která může být železná a/nebo grafitová, ale s výhodou je v podobě grafitové tyče, procházející vrstvou, resp. vrstvami katalyticky účinné směsi. Druhý, tzv. anodový prostor, není vyplněn katalyticky účinnou směsí, ale zasahuje do něj kovová anoda, s výhodou tvořená železnou síťkou různých tvarů. Oba prostory jsou shora i zdola uzavřené. Na anodu a katodu je vloženo stejnosměrné elektrické napětí, přičemž proudová intenzita je měnitelná v rozmezí 1 až 100 A /cm . Ošetřovaná kontaminovaná voda obsahující PEO vstupuje do katodového prostoru, prochází jím a probíhá zde reduktivní reakce, kdy zejména u látek obsahující halogeny dochází k odstraňování atomů halogenů z molekul PEO, působením vznikajícího vodíku in státu nascendi. Voda pak z tohoto katodového prostoru vystupuje do anodového prostoru. Současně z katodového prostoru odchází část vzniklého a nezreagovaného vodíku. V katodovém prostoru korozí železa dochází ke vzniku iontů Fe2+ a Fe3+. které s odcházející vodou vstupují do anodového prostoru, kde v anodovém prostoru působí jako katalyzátor AOP reakce. V anodovém prostoru dochází ke vzniku O2 a k dalšímu rozkladu vody za vzniku aktivních hydroxidových radikálů se silnými oxidačními účinky. Protože již značná část atomů halogenů z molekul PEO byla odbourána v katodovém prostoru, nevznikají v anodovém • 444 ·♦ 4« ·· * ·· » · · · « « 44*4
4 4 β 4 4 * 44 »
444 »4 *· · · ·
4444 · · · · 4 · · • 4 44 »4 4» 444 · prostoru ve význačné míře nebezpečné chlorované vedlejší produkty. Výška i objem obou prostorů mohou být měnitelné podle potřeby různých dob prodlení kontaminované vody v obou reakčnich prostorech. Tvar obou prostorů může být ve formě hranolu, nebo váiců, přičemž oba válce mohou být umístěny soustředně se společnou osou. Anodový prostor je opatřen několika vstupními a výstupními otvory: jeden otvor slouží k odvodu přebytečných plynů, zejména kyslíku, dalším otvorem odtéká ošetřovaná voda do fotoreaktoru a absorbéru s aktivním uhlím. Jiným otvorem je vložena sonda na měření pH a/nebo redox potenciálu, dále je jeden otvor vyhrazen pro vstup reakčnich kapalin, např. vodného roztoku peroxidu vodíku. Do anodovém prostoru může být vložena lampa, emitující UV záření ( < 350 nm). V anodovém prostoru je otvor, kterým se může dávkovat směs kyslíku s ozonem, přičemž se tento ozon vyrábí nezávisle mimo integrovanou jednotku. Za integrovanou jednotkou je umístěn fotoreaktor, který může být deskový, nebo trubkový. Deskový fotoreaktor je tvořen plochou podložkou umístěnou horizontálně, a/nebo se sklonem do 10° shora uzavřenou křemenným sklem, kdy mezi podložkou a sklem proudí kapalina, která předtím procházela anodovým prostorem, a byla shromážděna v zásobní nádobě. Z této zásobní nádoby je voda vedena do solárního fotoreaktoru a odtud do konečného adsorbéru s náplní aktivního uhlí. Vlastní integrovaná jednotka, která je předmětem tohoto vynálezu, je tedy tvořena katodovým a anodovým prostorem s elektrodami a s náplní katalyticky aktivní směsi, a s otvory pro vstup medií, vstup sond a UV lampy. Na tuto jednotku může být superponován solární fotoreaktor, ozonizátor, absorbér s aktivním uhlím a/nebo nanofiltrační jednotka, případně předřazeny mechanické filtry. Jednotka může být napojena na solární panely, případně komplex solárních panelů a baterií, umožňující nepřetržitou autonomní funkci jednotky i v oblastech bez jiných zdrojů elektrické energie.
Během průchodu vodou integrovanou jednotkou dochází vedle odstranění kontaminujících chemických látek i mikrobiologickému vyčištění vody. To, společně s využitím solárních panelů činí jednotku vhodnou pro využití též např. v místech humanitárních katastrof a v oblastech bez rozvinuté infrastruktury a zdrojů elektrické energie.
Příklad 1
Práškovitý DDT ze starých skladovaných zásob byl při teplotě 25-30° C za třepání rozpouštěn ve vodě za účelem simulace kontaminované vody látkou charakteru endokrinního disruptoru. Vstupní koncentrace DDT byla 2,1 pg/l. Integrovaná jednotka: Soustředné válce, průměr vnitřního katodového prostoru byl 50 mm, průměr vnějšího anodového prostoru byl 80 mm. Náplň
katodového prostoru byla 300 mm částic 2-4 mm (spony) šedé grafitické litiny s obsahem hnízdového grafitu do 3% hm. (výrobce Dýšina s.r.o.). Izolační vrstva mezi náplněmi byla výšky 25 mm z částic aluminy, další vrstva o výšce 54 mm byla paladium na aktivním uhlí, 3%, Aldrich 23,751-5. Doba zdržení při kontinuálním průtoku vody byla 18 minut. Anodová část: Fe - anoda, síťka z Fe-drátu, lmm, 99,99%, Aldrich 26,625-6, oka 1 mm, proud 90 A/ cm2 byla umístěna stočená do válce v prostoru blíže středu mezikruží. Katoda byla grafitová tyč o průměru 8 mm. Do anodového prostoru byl kontinuálně kapán 30% peroxid vodíku, byl udržována konstantní redox potenciál, dávkování peroxidu bylo za těchto podmínek 0,5 ml/min. ošetřovaná kapalina vstupovala do vnitřního katodového prostoru zdola a poté přetékala do anodového prostoru shora, přičemž vrstva kapaliny v anodovém prostoru byla udržována přepadem, do kterého ústila po opuštění anodového prostoru a který byl nastaven na výšku anody. Doba zdržení v anodové části byla 28 minut. Bylo dosaženo téměř kvantitativního výtěžku chloridových iontů, tj. došlo k téměř úplné mineralizaci DDT. Ani DDE (l,l-dichloro-2,3-bis (p-chlorophenyl)ethylene), ani DDD (1,1dichloro-2,2-bis(p-chlorophenyl)ethane nebyl detekován plynovou chromatografií. Za stejných podmínek bez předběžné reduktivní dechlorace byla za stejnou dobu reakce v anodové části konverze neúplná (teoreticky dosažitelná bilance chloridových iontů byla cca 56%) a chromatografií byly detekovány DDE i DDD.
Průmyslové využití
Integrovaná jednotka umožní zneškodnění zdravotně nebezpečných látek jako jsou pesticidy, farmaceutické výrobky a léčiva a produkty osobní péče, zejména těch, které vykazují vlastnosti tzv. endokrinních disruptorů, ze zdrojů vod určených pro výrobu pitné vody a v pitné vodě. Jednotka bude zapojena přímo ke zdrojům těchto vod, například na výstup z jednotlivých prvků čističky městských a průmyslových vod, může být integrovaná do úpraven pitných vod a může být integrovaná k podzemním a povrchovým zdrojům pitné vody, případně může být připojena k vodovodnímu řádu nebo zdroji vody v místě spotřeby pitné vody. Je tvořena jako kompaktní jednotka a rozměrem a kapacitou je vhodná pro účely zásobování městských aglomerací pitnou vodou, tak i pro ošetření vody u místních komunit nebo v případě individuálních odběrů. Při propojení jednotky se solárními panely je integrovaná jednotka vhodná i pro oblasti bez zdrojů elektrického proudu, případně do oblastí humanitárních katastrof.
Claims (9)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Integrovaná jednotka pro odstraňování pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobni péče, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptorů, z kontaminovaných vod vyznačená tím, že je tvořena nádobou rozdělenou porézní přepážkou na dva prostory, z nichž jeden je katodový prostor a jeden anodový prostor a kdy v katodovém prostoru je umístěna katoda, nejlépe ze železa nebo grafitu a v anodovém prostoru je umístěna anoda, nejlépe ze železa nebo titanu, přičemž objemy anodového a katodového prostoru jsou stejné nebo různé a oba prostory jsou propojeny přes zdroj elektromotorické síly uváděný jako stejnosměrné napětí na katodu a anodu, a tyto prostory jsou dále propojeny, například trubkou, umožňující proudění vody mezi oběma prostory, přičemž katodový prostor je naplněn tuhými částicemi reduktivního katalyzátoru a v anodovém prostoru je umístěna anoda, nejlépe ve tvaru síťky.
- 2. Integrovaná jednotka pro odstraňování pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobní péče, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptorů, z kontaminovaných vod podle význaku 1 vyznačená tím, že katoda z grafitu je v podobě tyče, umístěné blíže nebo ve středu katodového prostoru a anoda ve formě síťky o tloušťce 0,1 až 3 mm je umístěna blíže nebo ve středu anodového prostoru.
- 3. Integrovaná jednotka pro odstraňování pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobní péče, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptorů, z kontaminovaných vod podle význaků 1 a 2 vyznačená tím, že katodový a anodový prostor může být v podobě hranolů nebo válců, přičemž mezi oběma prostory je porézní přepážka tyto prostory oddělující, přičemž v případě válců mohou být válce situovány jako soustava soustředných válců se společnou osou, přičemž povrch středového válce je tvořen porézní síťkou, přičemž v tomto případě může být takto vytvořený prostor mezikruží jak anodovým, tak katodovým prostorem.
- 4. Integrovaná jednotka pro odstraňování pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobní péče, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptorů, z kontaminovaných vod dle význaků 1, 2 a 3 vyznačená tím, že reduktivní katalyzátor je tvořen mikro- až milimetrovými částicemi šedé grafitické litiny s hnízdovým grafitem do obsahu grafitu 5% hiíi., přičemž na těchto částicích může být vycementováno paladium v podobě čoček nebo jiných nepravidelných útvarů velikosti nano až mikrometrů paladia, a to od koncentrací 0,005% až do koncentrací až 3% hm., nej vhodněji od 0,3% hm do 1% hm. Pd.« « • «· ·· · · ·♦ » « φ « · · φφ · ♦ • · φ φ φφφ φ » φ • « * φ · Φφ φφ » * φ φ « · · · φ · Φ · φ φφ Φ· * · φφφ φ«
- 5. Integrovaná jednotka pro odstraňování pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobní péče, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptorů, z kontaminovaných vod podle význaků 1,2,3,4, kdy reduktivní katalyzátor je tvořen částicemi aktivního uhlí s paladiem, do koncentrací Pd od 0,01 % 10% hm.. nejvhodněji 3% hm.
- 6. Integrovaná jednotka pro odstraňování pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobní péče, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptorů, z kontaminovaných vod podle význaků 1 až 5, kdy reduktivní katalyzátor dle význaků 4 a 5 může být zastoupen v různých poměrech, smíchán, nebo ve vrstvách nad sebou v různém pořadí jednotlivých katalyzátorů, s výhodou v pořadí litina - litina s Pd - aktivní uhlí s Pd, přičemž jednotlivé vrstvy mohou být odděleny izolační vrstvou katalyticky inertního materiálu, nejlépe částicemi aluminy nebo Al-silikátů.
- 7. Integrovaná jednotka pro odstraňování pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobní péče, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptorů, z kontaminovaných vod dle význaků 1 až 6, vyznačená tím, že oba prostory jsou opatřeny vstupy a výstupy pro měřidla, kterými jsou pH, teploměry a redox sondy a otvory pro vstup a výstup kapalných a plynných medií, přičemž v anodovém prostoru je vstup umožňující zabudování lampy na emitaci UV záření o vlnových délkách pod 400 nm a vstup umožňující dávkování roztoku peroxidu vodíku a plynného ozonu.
- 8. Integrovaná jednotka pro odstraňování pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobní péče, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptorů, z kontaminovaných vod dle význaků 1 až 7, vyznačená tím, že zdroje elektromotorické síly uváděné jako stejnosměrné napětí na katodu a anodu je solární panel, nebo systém solárních panelů a baterií.
- 9. Integrovaná jednotka pro odstraňování pesticidů, farmaceutických produktů a produktů osobní péče, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptorů, z kontaminovaných vod dle význaků 1 až 8, vyznačená tím, že je dále doplněna doplňkovými technologiemi na úpravu vody, např. předřazenými mechanickými filtry, solárním fotoreaktorem, ozonizátorem, absorbérem s aktivním uhlím a/nebo nanofiltrační jednotkou.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100518A CZ2010518A3 (cs) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | Integrovaná jednotka pro odstranování pesticidu, farmaceutických produktu a produktu osobní péce, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptoru z kontaminovaných vod |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100518A CZ2010518A3 (cs) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | Integrovaná jednotka pro odstranování pesticidu, farmaceutických produktu a produktu osobní péce, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptoru z kontaminovaných vod |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2010518A3 true CZ2010518A3 (cs) | 2012-02-15 |
Family
ID=45566743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20100518A CZ2010518A3 (cs) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | Integrovaná jednotka pro odstranování pesticidu, farmaceutických produktu a produktu osobní péce, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptoru z kontaminovaných vod |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2010518A3 (cs) |
-
2010
- 2010-06-30 CZ CZ20100518A patent/CZ2010518A3/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Al-Nuaim et al. | The photocatalytic process in the treatment of polluted water | |
| Cai et al. | Accurate removal of toxic organic pollutants from complex water matrices | |
| Dalrymple et al. | Removing pharmaceuticals and endocrine‐disrupting compounds from wastewater by photocatalysis | |
| Tijani et al. | A review of pharmaceuticals and endocrine-disrupting compounds: sources, effects, removal, and detections | |
| Caliman et al. | Pharmaceuticals, personal care products and endocrine disrupting agents in the environment–a review | |
| Serpone et al. | Light-driven advanced oxidation processes in the disposal of emerging pharmaceutical contaminants in aqueous media: A brief review | |
| Puri et al. | A global overview of endocrine disrupting chemicals in the environment: Occurrence, effects, and treatment methods | |
| Mramba et al. | A review on electrochemical degradation and biopolymer adsorption treatments for toxic compounds in pharmaceutical effluents | |
| Taie et al. | Comparison of the efficiency of ultraviolet/zinc oxide (UV/ZnO) and ozone/zinc oxide (O3/ZnO) techniques as advanced oxidation processes in the removal of trimethoprim from aqueous solutions | |
| Bangia et al. | Pharmaceutically active compounds in aqueous environment: recent developments in their fate, occurrence and elimination for efficient water purification | |
| Bocos et al. | Elimination of radiocontrast agent diatrizoic acid by photo-Fenton process and enhanced treatment by coupling with electro-Fenton process | |
| Capodaglio | Could EB irradiation be the simplest solution for removing emerging contaminants from water and wastewater? | |
| Taghipour et al. | Catalytic processes for removal of emerging water pollutants | |
| Bano et al. | Pharmaceuticals in Water and Wastewater: A Review on Ecological Risk and Sustainable Treatment Options | |
| Arfaeinia et al. | Efficient degradation of 4-chloro-2-nitrophenol using photocatalytic ozonation with nano-zinc oxide impregnated granular activated carbon (ZnO–GAC) | |
| Kemacheevakul et al. | Photocatalytic remediation of organic pollutants in water | |
| Sadeghi et al. | Photocatalytic degradation of trifluralin in aqueous solutions by UV/S2O82− and UV/ZnO processes: a comparison of removal efficiency and cost estimation | |
| Topal et al. | Removal of tetracycline and the degradation products by L emna gibba L. exposed to secondary effluents | |
| Sikarwar et al. | Nano photo catalytic degradation of the pharmaceutical agent balsalazide under UV slurry photo reactor | |
| CZ2010518A3 (cs) | Integrovaná jednotka pro odstranování pesticidu, farmaceutických produktu a produktu osobní péce, zejména pak s vlastnostmi endokrinních disruptoru z kontaminovaných vod | |
| Harafan et al. | Graphene modified Photocatalysts for the abatement of emerging contaminants in water | |
| Snyder et al. | 11 Removal of Endocrine Disruptors and Pharmaceuticals during Water Treatment | |
| Sharma et al. | Recent perspectives of nanoparticles in industrial waste management—an overview | |
| Nagendran et al. | Fundamentals of environmental remediation techniques | |
| Kamaraj et al. | Endocrine-disrupting pollutants in domestic and industrial wastewater: occurrence and removal by advanced treatment system for wastewater reuse |