Παρουσίαση διπλωματικής εργασίας της κας Μαρίας Παναγιωτοπούλου

"Ενεργοποίηση υπερθειικού άλατος με ιόντα σιδήρου για την αδρανοποίηση βακτηρίων στο νερό"

με θέμα Ενεργοποίηση υπερθειικού άλατος με ιόντα σιδήρου για την αδρανοποίηση βακτηρίων στο νερό

Παρασκευή 12 Ιουλίου 2019, Ώρα:11:00 Αίθουσα: Κ2.Α11

Εξεταστική Επιτροπή

  • Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Δανάη Βενιέρη (επιβλέπουσα)
  • Επίκουρη Καθηγήτρια Παρασκευή Παναγιωτοπούλου
  • Επίκουρος Καθηγητής Νικόλαος Ξεκουκουλωτάκης

Περίληψη:

Η προστασία του περιβάλλοντος και της δημόσιας υγείας απαιτεί την ολοκληρωμένη και αποτελεσματική επεξεργασία των υδάτων, όπως ήδη επιβάλλεται από την ευρωπαϊκή νομοθεσία. Στο πλαίσιο αυτό, η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση για υψηλά πρότυπα υγιεινής έχει οδηγήσει στην έρευνα και την ανάπτυξη αποτελεσματικών τεχνικών απολύμανσης.

Οι υδατογενείς ασθένειες που τεκμηριώνονται παγκοσμίως και η ακαταλόγιστη ταχύτητα μετάδοσή τους μέσω της κατανάλωσης μολυσμένου νερού, καταδεικνύουν τη σημασία της αποτελεσματικής απενεργοποίησης παθογόνων μικροοργανισμών. Συνήθως, η απολύμανση του νερού επιτυγχάνεται με χλώριο και τις ενώσεις του, οι οποίες θεωρούνται ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες και είναι ικανοί να αδρανοποιούν μια αρκετά μεγάλη ποικιλία μικροοργανισμών. Παρά την αποτελεσματικότητα αυτών των χημικών, συνδέονται με αυτούς σημαντικοί κίνδυνοι για την υγεία και καταστροφικές ιδιότητες. Έτσι έχουν αναζητηθεί νέες μέθοδοι απολύμανσης όπως αυτή της προηγμένη διαδικασίας οξείδωσης που έχει χαρακτηριστεί ως αναδυόμενη ομάδα τεχνικών με υψηλό δυναμικό οξείδωσης και μικροβιοκτόνο δράση σε διάφορους μικροοργανισμούς στα ύδατα. 

 Το υπερθειικό άλας (sodium persulfate, SPS) παρουσιάζει ενδιαφέρον ως μια πολλά υποσχόμενη πηγή δραστικών θειικών ριζών, λόγω του μετρίου κόστους του και του υψηλού δυναμικού οξειδοαναγωγής των θειικών ριζών (2.6V).Ο σχηματισμός πολύ δραστικών θειικών ριζών μπορεί να επιτευχθεί με ενεργοποίηση υπερθειικού άλατος μέσω θερμότητας, υπερήχων, μεταβατικών μετάλλων, υπεριώδους (UV) φωτός ή άλλων μέσων. Οι ενεργοποιημένες υπερθειικές αντιδράσεις έχουν ευρεία εφαρμογή για την περιβαλλοντική αποκατάσταση, καθώς οι σχηματισμένες ρίζες αντιδρούν με οργανικές χημικές ουσίες που προκαλούν μερική ή πλήρη αποδόμηση.

Σκοπός της παρούσας έρευνας, ήταν η ενεργοποίηση του υπερθειικού άλατος με ιόντα σιδήρου, υπέρηχους αλλά και ο συνδυασμός των δύο αυτών μεθόδων καθώς και η εύρεση των αποτελεσματικότερων συγκεντρώσεων  για την αδρανοποίηση της Escherichia coli και του Enterococcus faecalis στο νερό. Οι συγκεντρώσεως που χρησιμοποιήθηκαν ήταν 100, 200 και 300 mg/L Na2O8S2 και ενεργοποιήθηκε με 10, 20 και 30 mg/L Fe2SO4 ως προς σίδηρο ενώ για την ενεργοποίηση με υπέρηχους χρησιμοποιήθηκαν συγκεντρώσεις 100, 200 και 300 mg/L Na2O8S2. Τέλος εξετάστηκε και ένα συνδυαστικό πείραμα με συγκεντρώσεις 200 mg/L Na2O8S2  ενεργοποιημένο με 30 mg/L Fe2SO4 ως προς σίδηρο και υπέρηχους.

   Η αρχική βακτηριακή συγκέντρωση στο εναιώρημα σε κάθε πείραμα ήταν 106 CFU/ mL ενώ πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις βακτηρίων εφαρμόζοντας τη διαδικασία πλάκας σειριακής αραίωσης χρησιμοποιώντας το Nutrient Agar (LAB M) ως μέσο καλλιέργειας.

   Σύμφωνα με τα πειραματικά αποτελέσματα, η μέθοδος ενεργοποίησης υπερθειικών αλάτων απεδείχθη περισσότερο αποτελεσματική σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις τόσο υπερθειικού όσο και σιδήρου. Ταχύτερη αδρανοποίηση πραγματοποιήθηκε με την ενεργοποίηση του σιδήρου και συγκεκριμένα για τις συγκεντρώσεις 200 ή 300 mg/L Na2O8S2  ενεργοποιημένο με 30 mg/L Fe2SO4 ως προς σίδηρο . Η τάξη μείωσης ήταν 6 Log σε περίπου 60 min και για τα δύο βακτήρια. Ωστόσο στην πλειοψηφία της μελέτης τα δύο αυτά βακτήρια παρουσίασαν διαφοροποιήσεις. Η  E. coli που κατατάσσεται στα κατά Gram αρνητικά βακτήρια αδρανοποιούταν ταχύτερα από τον  E. faecalis που κατατάσσεται  στα Gram θετικά βακτήρια ο οποίος αποτελείται και από ένα παχύ τοίχωμα κυττάρων και στο γεγονός αυτό τείνει να οφείλεται η διαφορά αυτή. Η ενεργοποίηση και των δύο βακτηριακών ειδών επιβραδύνθηκε όταν διεξήχθη ενεργοποίηση υπερθειικού άλατος με υπέρηχους αν και έπειτα από περίπου 105 min πραγματοποιήθηκε μείωση 6 Log για συγκέντρωση 300 mg/L Na2O8S2 . Καταληκτικά, η αδρανοποίηση ήταν πολύ αποτελεσματική και για τα δύο βακτήρια με μείωση 6 Log κοντά στα 40 min  με συγκέντρωση υπερθειικού άλατος 200 mg/L Na2O8S2  ενεργοποιημένο με 30 mg/L Fe2SO4 ως προς σίδηρο και υπέρηχους.

   Με βάση τα αποτελέσματά η εφαρμογή ενεργοποιημένων αλάτων φαίνεται να είναι πέρα από καινοτόμα, αποτελεσματική  για την απολύμανση των υδατικών δειγμάτων και την αδρανοποίηση των κοπράνων βακτηριακών δεικτών. Η διερεύνηση των επιδράσεων των μεταβλητών διεργασίας απαιτείται για την ικανοποιητική μείωση των βακτηρίων σε αποδεκτά όρια για την προστασία της δημόσιας υγείας.