Search

Η παρούσα εργασία ερευνά τη διδασκαλία των «μουσικών του κόσμου» στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση. Διεξάγεται ποιοτική έρευνα, με σκοπό να εξεταστούν οι αντιλήψεις, οι δυνατότητες και οι περιορισμοί έξι εκπαιδευτικών μουσικής, δίνοντας έμφαση, κυρίως στον τρόπο διδασκαλίας. Η εργασία ακολουθεί την εθνομουσικολογική-ανθρωπολογική προσέγγιση, εστιάζοντας στο φαινομενολογικό μοντέλο, δηλ τον τρόπο που βιώνουν οι συμμετέχοντες τις μουσικές του κόσμου (τι σκέφτονται και πώς πράττουν).Το κύριο μέρος της εργασίας χωρίζεται σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος περιλαμβάνει το θεωρητικό και μεθοδολογικό πλαίσιο. Το θεωρητικό πλαίσιο παρέχει μια βιβλιογραφική επισκόπηση βασικών ζητημάτων που αφορούν τις μουσικές του κόσμου, όπως αντιλήψεις, οφέλη, τρόπους διδασκαλίας και διάθεση υλικού, ενώ το μεθοδολογικό πλαίσιο παρουσιάζει τη διαδικασία διεξαγωγής της έρευνας που ακολούθησα, καθώς και προβλήματα/δυσκολίες που αντιμετώπισα. Στο δεύτερο μέρος, παρουσιάζεται το υλικό που συνέλεξα μέσα από τις συνεντεύξεις ανά εκπαιδευτικό μουσικής. Η παρουσίαση ακολουθεί τη χρονολογική σειρά των γεγονότων. Ταυτόχρονα γίνεται ανάλυση και ερμηνεία αυτού του υλικού. Η παρούσα εργασία ολοκληρώνεται με την παράθεση των σημαντικότερων συμπερασμάτων και με ορισμένες προτάσεις για περαιτέρω μελλοντική έρευνα στο πεδίο αυτό. Το παράρτημα περιλαμβάνει το ενδεικτικό ερωτηματολόγιο που είχα ετοιμάσει για τις συνεντεύξεις, καθώς και διάφορες ιστοσελίδες, e-book, συγγράμματα, στα οποία αναφέρθηκαν οι εκπαιδευτικοί. The present dissertation researches teaching "world music" in primary education. A qualitative search is conducted to examine six teachers' perceptions, potential, and limitations, emphasizing the teaching method mostly. The dissertation follows the ethnomusicological – anthropological approach, focusing on the five phenomenological models and how world music participants experience it (what they think and do). The main theme of the thesis consists of two parts. The first part involves theory and methodology. The theoretical framework provides a literature review of critical issues that mainly concern world music, such as perceptions, benefits, ways of teaching, and work materials. The methodology presents the process of conducting my research, as well as the problems and difficulties that I encountered. The second part presents material I collected from interviews per teacher. The presentation is based on the chronological order of events. Simultaneously the material is being analyzed and interpreted. The final chapter refers to the most important conclusions and suggests future research in the field. The appendix includes the indicative questionnaire I had prepared for the interviews and various web pages, e-books, and papers, which the teachers mentioned.

O καρκίνος του παχέος εντέρου και ο καρκίνος του προστάτη αποτελούν κύριες κατηγορίες στερεών κακοήθων όγκων, ενώ η χρόνια λεμφοκυτταρική λευχαιμία αποτελεί έναν τύπο αιματολογικής κακοήθειας. Ο καρκίνος του παχέος εντέρου (CRC) είναι ο τρίτος κατά σειρά συνηθέστερος καρκίνος που διαγιγνώσκεται σε άνδρες και γυναίκες, αριθμώντας εκατοντάδες χιλιάδες νέα περιστατικά παγκοσμίως, σε ετήσια βάση. Ο καρκίνος αυτός αποτελεί μια από τις κυρίαρχες (3η στις γυναίκες και 2η στους άνδρες) αιτίες θανάτου από καρκίνο. Παράλληλα, ο καρκίνος του προστάτη (PCa) είναι ο τέταρτος σε συχνότητα εμφάνισης καρκίνος στην Ευρώπη και είναι ο πιο συχνός μη δερματικός καρκίνος μεταξύ των ανδρών. Οι αιματολογικές κακοήθειες είναι ετερογενής ομάδα νοσημάτων του αιμοποιητικού ιστού και συνολικά, αντιπροσωπεύουν περίπου το 10% του συνόλου των καρκίνων. Μεγάλο ζητούμενο αποτελεί η ανακάλυψη νέων ευαίσθητων μοριακών βιοδεικτών για την έγκαιρη διάγνωση, πρόγνωση και πρόβλεψη της θεραπευτικής αγωγής του καρκίνου. Στην αλληλούχηση επόμενης γενιάς (Next-Generation Sequencing, NGS) συγκαταλέγονται σύγχρονες μεθοδολογίες για ευρείας κλίμακας μελέτες του γονιδιώματος και του μεταγραφώματος, που επιτρέπουν την παράλληλη αλληλούχηση ενός εξαιρετικά μεγάλου αριθμού μορίων νουκλεϊκών οξέων χωρίς να απαιτείται ο σχεδιασμός ενός εξίσου μεγάλου αριθμού εκκινητών. Για τους λόγους αυτούς, το NGS αποτελεί «επανάσταση» στα πεδία της Μοριακής Βιολογίας. Μια από τις σημαντικότερες εφαρμογές της τεχνολογίας NGS είναι η αλληλούχηση RNA (RNA-seq), μια μέθοδος για τη λεπτομερή ανάλυση του μεταγραφώματος. Η εφαρμογή του RNA-seq και τα σύγχρονα εργαλεία βιοπληροφορικής φανέρωσαν την ύπαρξη μιας πληθώρας μη κωδικών μορίων RNA (non coding RNAs, ncRNAs) που μεταγράφονται από το γονιδίωμα. Τα ncRNA χωρίζονται βάσει μεγέθους σε δυο ευρείς κατηγορίες, τα μικρού μήκους ncRNA (sncRNA) και τα μεγάλα ncRNA (lncRNA) μόρια. Τα δεδομένα που έχουν προκύψει μέσα από τις έρευνες οι οποίες σχετίζονται με τον προσδιορισμό της αλληλουχίας του ανθρώπινου γονιδιώματος υποδηλώνουν ότι ποσοστό μεγαλύτερο από το 80% του ανθρώπινου DNA είναι μεταγραφικά ενεργό. Ωστόσο, λιγότερο από το 3% κωδικοποιεί πρωτεΐνες. Τα μη κωδικά μόρια RNA διακρίνονται σε ρυθμιστικά ncRNAs καθώς και σε "housekeeping" ncRNAs. Τα τελευταία περιλαμβάνουν τα ριβοσωμικά RNAs (rRNAs) και τα μεταφορικά RNAs (tRNAs). Τα ρυθμιστικά ncRNAs ανάλογα με το μέγεθος τους μπορούν να διαχωριστούν σε δύο ομάδες: τα μικρά ncRNAs (200 νουκλεοτίδια). Τα μικρά μη κωδικά μόρια RNA (sncRNA) περιλαμβάνουν τα microRNAs (miRNAs), τα μικρά πυρηνικά RNAs (snRNAs), τα μικρά πυρηνισκικά RNAs (snoRNAs), τα μικρά παρεμβαλλόμενα RNAs (siRNAs), τα RNAs που αλληλεπιδρούν με την πρωτεΐνη PIWI, (piRNAs) κ.ά. Αξίζει να σημειωθεί πως το μεγαλύτερο ποσοστό του ανθρώπινου κυτταρικού RNA αποτελείται από ριβωσιμικό rRNA. Άλλα είδη, όπως τα mRNA, snoRNA και snRNA εκφράζονται σε μικρότερα επίπεδα από τα rRNA και tRNA. Τα microRNAs μπορεί να εμφανίζουν και αυτά υψηλά επίπεδα έκφρασης, αλλά αυτό εξαρτάται από τον τύπο και την λειτουργία του κάθε κυττάρου (π.χ microRNA-92a-3p). Πολλές φορές στα καρκινικά δείγματα βρίσκονται να έχουν παρεκκλίνουσα έκφραση από τα φυσιολογικά δείγματα. Η αλλαγή της έκφρασης των microRNAs επηρεάζει με τη σειρά της την έκφραση μερικών δεκάδων–εκατοντάδων γονιδίων. Η έκφραση των microRNAs επηρεάζεται και αυτή από την υπερμεθυλίωση και την υπομεθυλίωση των CpG νησίδων. Όσον αφορά στα lncRNAs, συνολικά, παρουσιάζουν σχετικά χαμηλή έκφραση. Τέλος, αξίζει να αναφερθεί πως ανακαλύπτονται ολοένα και περισσότερα είδη μη κωδικών RNA, όπως τα enhancer RNAs (eRNAs), τα οποία θεωρείται πως δρουν ρυθμίζοντας την τρισδιάστατη δομή των χρωμοσωμάτων κοντά στις θέσεις της μεταγραφής. Ένα άλλο παράδειγμα είναι, επίσης, τα κυκλικά RNAs που λειτουργούν πολλές φορές σαν «σφουγγάρι» των microRNAs, καθώς εμφανίζουν ομολογία με αυτά και εμποδίζουν με αυτόν τον τρόπο την αλληλεπίδρασή τους με άλλα μόρια. Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποσκοπεί στη μοριακή ταυτοποίηση, μελέτη και αξιολόγηση νέων βιομορίων τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μοριακοί βιοδείκτες, κυρίως στον καρκίνο του παχέος εντέρου και του προστάτη αλλά και στη χρόνια λεμφοκυτταρική λευχαιμία. Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, εφαρμόσθηκαν μοριακές μεθοδολογίες αιχμής – όπως η αλληλούχηση επόμενης γενιάς (Next-Generation Sequencing, 5 NGS) – για την ταυτοποίηση, ανάπτυξη πρωτοκόλλων προσδιορισμού και τη μελέτη έκφρασης νέων μικρών μη κωδικών μορίων RNA (sncRNA). Με τη συγκεκριμένη προσέγγιση, πραγματοποιήθηκε η ταυτοποίηση 10 νέων μικρών μη κωδικών μορίων RNA τα οποία και καταχωρήθηκαν στην αντίστοιχη τράπεζα δεδομένων (GenBank® of NCBI). Ακολούθησε η ανάπτυξη και η επικύρωση μοριακών μεθοδολογιών προσδιορισμού τους σε καρκινικά κύτταρα και ιστούς ενώ στη συνέχεια μελετήθηκε η έκφρασή τους σε πλήθος καρκινικών σειρών αλλά και σε καρκινικούς ιστούς παχέος εντέρου και προστάτη. Παράλληλα, μελετήθηκε η δράση χημειοθεραπευτικών φαρμάκων σε καρκινικές κυτταρικές σειρές παχέος εντέρου ενώ πραγματοποιήθηκε in vitro μελέτη της βιωσιμότητας και του ρυθμού πολλαπλασιασμού των κυττάρων, καθώς και μελέτη της κυτταροτοξικότητας των χημειοθεραπευτικών φαρμάκων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι α)Στα κύτταρα της ανθρώπινης καρκινικής κυτταρικής σειράς παχέος εντέρου Caco-2, που επωάστηκαν με το αντικαρκινικό φάρμακο Irinotecan παρατηρείται αξιοσημείωτη αύξηση των επιπέδων έκφρασης του MT815884 μετά από 24 ώρες η οποία ελαττώνεται στις 48 και 72 ώρες επώαση. Όσον αφορά στην επίδραση του Elotaxin, παρατηρήθηκε σταδιακή αύξηση σχετιζόμενη με το χρόνο επώασης, φαινόμενα που δεν παρατηρήθηκαν με το φάρμακο μεθοτρεξάτη. β) Η έκφραση του μη κωδικού μορίου RNA 28S rRF (MT815881) σε ασθενείς με καρκίνο του προστάτη βρέθηκε να αποτελεί ένα νέο, υποψήφιο μοριακό βιοδείκτη δυσμενούς πρόγνωσης της νόσου. γ) Η έκφραση του μικρού μη κωδικού μορίου miR-16-5p βρέθηκε να αποτελεί ένα νέο, υποψήφιο μοριακό βιοδείκτη δυσμενούς πρόγνωσης στο αδενοκαρκίνωμα του παχέος εντέρου. δ) Η έκφραση του miR-92a-3p σε μονοπύρηνα κύτταρα περιφερικού αίματος βρέθηκε επίσης να αποτελεί ένα νέο, ανεξάρτητο μοριακό βιοδείκτη ευνοϊκής πρόγνωσης στη χρόνια λεμφοκυτταρική λευχαιμία. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε η δημιουργία ενός προγνωστικού συστήματος μοριακής ταξινόμησης των ασθενών σε χαμηλού και υψηλού κινδύνου, αναφορικά με τον κίνδυνο εμφάνισης υποτροπής σχετικά με τα μελετώμενα μόρια μη κωδικών μορίων RNA. Colon cancer and prostate cancer constitute categories of solid malignancies. Chronic lymphocytic leukemia is also a major category of haematological malignancies. Colon cancer is the third most common cancer diagnosed in men and women, numbering hundreds of thousands of new cases worldwide, on an annual basis. This cancer is one of the leading (3rd in women and 2nd in men) causes of cancer death. At the same time, prostate cancer (PCa) is the perfect incidence of cancer in Europe and is the most common non-skin cancer among men. Hematologic malignancies are a heterogeneous group of diseases of the hematopoietic tissue and together, represent about 10% of all cancers. The discovery of new sensitive molecular biomarkers for the valid diagnosis, prognosis and prediction of treatment is also a major issue. Next-Generation Sequencing (NGS) is a state-of-the-art set of methodologies for large scale genome and transcript studies, as it allows the sequencing of an extremely large number of nucleic acid molecules without the need to design an equally large number of nucleotides. . For these reasons, NGS is a "revolution" in the fields of Molecular Biology. One of the most important applications of NGS technology is RNA sequencing (RNA-seq), a method for detailed transcript analysis. The application of RNA-seq and modern bioinformatics tools has revealed the existence of an abundance of ncRNAs that are transcribed from the genome. NcRNAs are divided by size into two broad categories, the short-lived ncRNA (sncRNA) and the large ncRNA (lncRNA) molecules. Data from research related to the sequencing of the human genome suggest that more than 80% of human DNA is transcriptionally active. However, less than 3% encode proteins. Non-coding RNAs (ncRNAs) are distinguished into regulatory ncRNAs as well as housekeeping ncRNAs. The latter include ribosomal RNAs (rRNAs) and transport RNAs (tRNAs). Regulatory ncRNAs depending on their size can be divided into two groups: small ncRNAs ( 200 nucleotides). Small RNAs contain microRNAs, small nuclear RNAs (snRNAs), small nuclear RNAs (snoRNAs), small interfering RNAs (siRNAs) and RNAs that interact with the PIWI protein (piRNAs). It is worth noting that the largest percentage of human cellular RNA consists of ribosomal rRNA. Other abundant species, such as mRNA, snoRNA and snRNA, are expressed at levels 1-2 times lower than rRNA and tRNA. MicroRNAs may also show high levels of expression, but this depends on the type and function of each cell (eg microRNA-92a-3p). In cancer samples they are found to have a deviant expression from normal samples. Altering the expression of microRNAs in turn affects the expression of a few tens-hundreds of genes. The expression of microRNAs is also affected by the permethylation and hypomethylation of CpG islets, specifically in colorectal cancer. As for lncRNAs, overall they are relatively low. Finally, it is worth mentioning that more and more types of non-coding RNAs are being discovered, such as enhancer RNAs (eRNAs), which are thought to act by regulating the three-dimensional structure of chromosomes near the transcription sites. Another example is cyclic RNAs that act as sponge microRNAs, as they homologize with them and thus prevent them from interacting with other molecules. The present study aims at the molecular identification, study and evaluation of new biomolecules that can be used as molecular biomarkers, mainly in colon and prostate cancer. In the present dissertation, cutting-edge molecular methodologies - such as Next-Generation Sequencing (NGS) - have been applied to identify, develop assay protocols, and study the expression of new small non-coding RNA (sncRNA) molecules. With this approach, 10 novel small non-coding RNA molecules were identified and registered in the corresponding database (GenBank of NCBI). This was followed by the development and validation of molecular methodologies for their determination in cancer cells and tissues, and then their expression in a number of cancer lines and in colon and prostate cancer tissues was studied. At the same time, the effect of chemotherapeutic drugs on colon cancer cell lines was studied while an in vitro study of cell viability and proliferation rate was performed, as well as a study of the cytotoxicity of chemotherapeutic drugs. The results showed that a) In the cells of the human colon cancer cell line Caco-2, incubated with the anti-cancer drug Irinotecan, there is a marked increase in the expression levels of MT815884 after 24 hours which decreases to 48 and 72 hours of incubation. Regarding the effect of Elotaxin, a gradual increase in incubation time-related effects was observed that was not observed with methotrexate. b) The expression of the non-coding RNA 28S rRF molecule (MT815881) in prostate cancer patients was found to be a new, candidate molecular biomarker with an unfavorable prognosis of the disease. c) Expression of the small 8 non-coding miR-16-5p molecule was found to be a new, candidate molecular biomarker of adverse prognosis in colon adenocarcinoma. d) Expression of miR-92a-3p in peripheral blood mononuclear cells has been found to be a new, independent molecular biomarker with a favorable prognosis in chronic lymphocytic leukemia. In addition, a low-risk, high-risk patient molecular classification system was developed to address the risk of recurrence of the studied non-coding RNA molecules under study

Η ερυθρά ιλύς (ΕΙ) αποτελεί το κύριο στερεό παραπροϊόν της βιομηχανίας παραγωγής αλουμινίου και ειδικότερα προκύπτει από την επεξεργασία του βωξίτη με τη μέθοδο Bayer για την εξαγωγή της αλουμίνας, πρόδρομης χημικής ένωσης του αλουμίνιου. Εξαιτίας της ετερογένειας και της πληθώρας ορυκτών και χημικών στοιχείων που εμπεριέχει το πέτρωμα, η ΕΙ καταλήγει να διαθέτει, λόγω και των αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα κατά τη διύλιση του βωξίτη, πολύπλοκη ορυκτολογική και χημική σύσταση, σε συνδυασμό με υψηλό pH και λεπτόκοκκα σωματίδια. Κατά κανόνα, στα κύρια συστατικά της ΕΙ επικρατούν μεταλλικά οξείδια του σιδήρου, αλουμινίου, νατρίου, ασβεστίου και πυριτίου, ενώ εμπεριέχονται μέταλλα ιδιαίτερα υψηλής τεχνολογικής και οικονομικής σημασίας, που ανήκουν στις σπάνιες γαίες. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η αξιολόγηση της υδροθερμικής έκπλυσης της ερυθράς ιλύος, ως αποτελεσματική μέθοδο για την ανάκτηση των περιεχόμενων μετάλλων, σκάνδιο (Sc) και ύττριο (Y). Ερευνήθηκαν οι βέλτιστες συνθήκες θερμοκρασίας και χρόνου επεξεργασίας, αλλά και συγκέντρωσης ανόργανου οξέος και EDTA, στην επιλεκτική ανάκτηση Sc και Y. Διεξήχθησαν πειράματα υδροθερμικής έκπλυσης του σκανδίου και υττρίου, που διήρκησαν 0.5, 1, 2 και 24 h υπό υποκρίσιμες συνθήκες (120, 140 και 160 °C), σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου χωρητικότητας 100 ml. Σε κάθε δοκιμή ο λόγος στερεού/υγρού διατηρήθηκε σταθερός και ίσος με 1 g ΕΙ ανά 20 ml υδατικού διαλύματος HCl, H2SO4 και HNO3, μοριακότητας 0.05, 0.1 και 0.2 Μ. Η επίδραση του EDTA στην απόδοση και επιλεκτικότητα έκπλυσης, διερευνήθηκε σε συγκεντρώσεις 0.002, 0.009, 0.017 και 0.034 Μ EDTA. Οι παραπάνω δοκιμές κατέδειξαν ότι η έκπλυση ΕΙ διάρκειας 1 ώρας σε θερμοκρασία 140 °C και με χρήση H2SO4 0.2 Μ, οδήγησε σε σημαντικά αποτελέσματα ανάκτησης Sc (79%) και Y (100%). Η καλύτερη επιλεκτικότητα προς σπάνιες γαίες ελήφθη για έκπλυση με HNO3 συγκέντρωσης 0.2 Μ στους 140 °C, παρ’ ότι οι αποδόσεις του Sc και Y ήταν μόνο 28% και 34%, αντίστοιχα. Αναφορικά με τα πειράματα της κινητικής, χρόνος επαφής 1 h επαρκεί για ικανοποιητικά ποσοστά ανάκτησης Sc και Y, καθώς περαιτέρω αύξηση του χρόνου επαφής, προκαλεί σημαντική ελάττωση του βαθμού έκπλυσης του Sc, που πιθανολογείται στο σχηματισμό αδιάλυτου οξειδίου. Eπιχειρώντας την ενίσχυση της επιλεκτικότητας και απόδοσης έκπλυσης των σπάνιων γαιών στα ανωτέρω διαλύματα με προσθήκη EDTA, δεν διαπιστώθηκε ουσιαστική βελτίωση της ανάκτησης. Τέλος, με στόχο την διερεύνηση του μηχανισμού έκπλυσης που οδηγεί σε επιλεκτική ανάκτηση των σπάνιων μετάλλων έναντι του Fe και Ti, έλαβε χώρα χαρακτηρισμός του υλικού, πραγματοποιώντας τις τεχνικές της χημικής ανάλυσης (ICP-MS), της περίθλασης ακτίνων X (XRD), της θερμοβαρυμετρικής ανάλυσης (TGA) και της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM-EDS)., Red mud (RM) is the main solid by-product of the aluminum industry and in particular results from the treatment of bauxite by the Bayer method for the extraction of alumina, a precursor of aluminum. Due to the heterogeneity and the abundance of minerals and chemical elements that the rock carries, RM ends up having, also due to the reactions that take place during the refining of bauxite, a complex mineralogical and chemical composition, combined with high pH and fine-grained particles. Mainly in the main components of RM, metal oxides of iron, aluminum, sodium, calcium and silicon predominate, while there are also metals of very high technological and economic importance, which belong to the rare earths. The object of the present work is the evaluation of hydrothermal leaching of red mud, as an effective method for the recovery of metal contents, scandium (Sc) and yttrium (Y). The optimal conditions of temperature and processing time as well as concentration of inorganic acid and EDTA in the selective recovery of Sc and Y, were investigated. Hydrothermal tests of scandium and yttrium leaching, lasting 0.5, 1, 2 and 24 h under subcritical conditions (120,140 and 160 °C), were performed in 100 ml batch reactors. In each test, the solid / liquid ratio was kept constant and equal to 1 g RM per 20 ml of aqueous solution of HCl, H2SO4 and HNO3 of molar concentration equal to 0.05, 0.1 and 0.2 M. The effect of EDTA on leaching performance and selectivity was investigated at concentrations 0.002, 0.009, 0.017 and 0.034 M EDTA. The above tests showed that using 0.2 M H2SO4 for leaching RM for 1 hour at 140 °C, led to significant results of Sc (79%) and Y (100%) recovery rates. The best selectivity for rare earths was obtained for leaching with 0.2 M HNO3 at 140 °C, although the yields of Sc and Y were only 28% and 34%, respectively. Regarding kinetic experiments, a contact time of 1 h is sufficient for satisfactory recovery rates of Sc and Y, as a further increase in contact time causes a significant decrease in the degree of leaching of Sc, which is likely to form insoluble oxide. Attempting to enhance the selectivity and leaching efficiency of the rare earths in the above solution by adding EDTA, no significant improvement in recovery was found. Finally, in order to investigate the leaching mechanism that leads to selective recovery of rare metals against Fe and Ti, characterization of the material took place, performing the techniques of chemical analysis (ICP-MS), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM-EDS).

Σκοπός μας ήταν η καταγραφή και η ανάλυση των τερμάτων που επιτεύχθηκαν κατά την διάρκεια της φάσης των ομίλων του Futsal World Cup το 2016 στα γήπεδα της Κολομβίας, εντοπίζοντας μοτίβα και χαρακτηριστικά των επιθέσεων που κατέληξαν στο τέρμα. Για αυτό μελετήθηκαν όλα τα τέρματα (n=245) σε 36 αγώνες, που έλαβαν χώρα κατά την διάρκεια της φάσης των ομίλων του Futsal World Cup μέσω ανάλυσης βίντεο. Η συγκέντρωση των δεδομένων πραγματοποιήθηκε βάσει ειδικά διαμορφωμένου πρωτοκόλλου Microsoft Office Excel. Οι βασικές μεταβλητές υπό τις οποίες αναλύθηκαν τα τέρματα ήταν τα αποτελέσματα των αγώνων, η ομάδα που επικράτησε, το ημίχρονο επίτευξης των τερμάτων, η αφετηρία της φάσης που κατέληξε σε τέρμα (ροή αγώνα, στατική φάση), το είδος της επιθετικής ανάπτυξης κατά την ροή του αγώνα. Επίσης μελετηθήκαν ως προς τις μεταβλητές της τεχνικής πριν το σουτ/κεφαλιά, της ζώνης επίτευξης του τέρματος, το αν η τελική ενέργεια συντελέστηκε εντός ή εκτός περιοχής, η ενέργεια υποδοχής της μπάλας, ο τρόπος εκτέλεσης, η πίεση κ.ά. Για την στατιστική ανάλυση χρησιμοποιήθηκαν δείκτες της περιγραφικής στατιστικής, όπως μέσος όρος, τυπική απόκλιση, min, max, καθώς και συχνότητες (f και %f). Αντίστοιχα, για τη σύγκριση των ανεξάρτητων μεταβλητών, χρησιμοποιήθηκε το T-test. Η σημαντικότητα ορίσθηκε στο p

159 σ., Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) "Σχεδιασμός και Κατασκευή Υπόγειων Έργων", Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας μελετήθηκε η παραγωγή επιφανειακά σύνθετων υλικών μεταλλικής μήτρας κράματος αλουμινίου ΑΑ7075-Τ651 με ενίσχυση κεραμικών σωματιδίων Al2O3 μεγέθους 2μm και 30nm, μέσω της κατεργασίας δια τριβής με ανάδευση (FSP). Το εργαλείο της FSP που χρησιμοποιήθηκε αποτελούνταν από τετραγωνικής γεωμετρίας πείρο και επίπεδο περιαυχένιο, ενώ η εισαγωγή της επιθυμητής ποσότητας των σωματιδίων ενίσχυσης έγινε μέσω πλήρωσης αυλακίων κατάλληλης γεωμετρίας και διαστάσεων τα οποία διανοίχτηκαν στα μεταλλικά τεμάχια. Στο πρώτο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας, πραγματοποιήθηκαν προκαταρκτικές δοκιμές χωρίς την προσθήκη σωματιδίων ενίσχυσης, μεταβάλλοντας την ταχύτητα περιστροφής του εργαλείου και διατηρώντας σταθερές τις υπόλοιπες παραμέτρους της κατεργασίας, προκειμένου να βρεθεί η βέλτιστη τιμή της για το συγκεκριμένο σύστημα υλικού-λοιπών παραμέτρων FSP. Στη συνέχεια οι βέλτιστες τιμές των παραμέτρων της κατεργασίας που προέκυψαν από το προαναφερθέν στάδιο εφαρμόστηκαν σε δοκιμές με την προσθήκη σωματιδίων ενίσχυσης και πραγματοποιήθηκε εκτενής διερεύνηση των νέων παραμέτρων της κατεργασίας ενίσχυσης, προκειμένου να κατασκευαστεί το βέλτιστο δυνατό επιφανειακό σύνθετο AA7075-T651/Al2O3. Τα δοκίμια μελετήθηκαν με τη χρήση οπτικής και ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, προκειμένου να εξεταστεί η κατανομή των σωματιδίων ενίσχυσης στη ζώνη ανάδευσης καθώς επίσης και το μέγεθος των κόκκων του μητρικού υλικού στη ζώνη αυτή. Επιπλέον πραγματοποιήθηκαν μικροσκληρομετρήσεις τόσο κάθετα όσο και κατά μήκος των κατεργασμένων δοκιμίων για την εξακρίβωση της μεταβολής της σκληρότητας συναρτήσει των παραμέτρων της κατεργασίας ενίσχυσης, προκειμένου να εξαχθούν οι βέλτιστες τιμές αυτών. Παρατηρήθηκε ότι αύξηση της ταχύτητας περιστροφής του εργαλείου της FSP είχε σαν αποτέλεσμα την αύξηση της ομοιογένειας της σύνθετης ζώνης ανάδευσης, ενώ αύξηση του αριθμού των περασμάτων FSP οδήγησε σε σημαντική μείωση του μεγέθους των συσσωματωμένων σωματιδίων, καθώς και σε πολύ καλή διασπορά των τελευταίων στη σύνθετη ζώνη ανάδευσης καθιστώντας ομοιογενή τη μικροδομή αυτής. Η προσθήκη κεραμικών σωματιδίων ενίσχυσης στη ζώνη ανάδευσης επέφερε σημαντική εκλέπτυνση του μεγέθους των κόκκων της μήτρας σε επίπεδα ανώτερα των αντιστοίχων χωρίς την προσθήκη σωματιδίων, εξαιτίας του περιορισμού της ανάπτυξης των δυναμικά ανακρυσταλλωμένων κόκκων που επιφέρουν (pinning effect). Ακόμα, αύξηση του κλάσματος όγκου των σωματιδίων ενίσχυσης οδήγησε σε περαιτέρω μείωση του μεγέθους των κόκκων στη σύνθετη ζώνη ανάδευσης, καθώς και σε αύξηση της μικροσκληρότητας αυτής. Η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων ενίσχυσης επέφερε εκλέπτυνση των κόκκων της σύνθετης ζώνης ανάδευσης, καθώς και αύξηση της μικροσκληρότητας αυτής. Μάλιστα παρατηρήθηκε ότι η επίδραση της μείωσης του μεγέθους των σωματιδίων ενίσχυσης ήταν ισχυρότερη από αυτή της αύξησης του κλάσματος όγκου των σωματιδίων ενίσχυσης, τόσο στη μείωση του μεγέθους των κόκκων όσο και στην αύξηση της μικροσκληρότητας στη ζώνη ανάδευσης. Παρόλη την επίδραση των παραπάνω παραμέτρων όμως, η μικροσκληρότητα των σύνθετων ζωνών ανάδευσης ανεξαρτήτως μεγέθους των σωματιδίων ενίσχυσης βρέθηκε να είναι μικρότερη από αυτή του μετάλλου βάσης, παρόλη την μείωση στο μέγεθος των κόκκων και της υπάρξεως φάσης ενίσχυσης σε αυτές. Τα αποτελέσματα αυτά κατέστησαν απαραίτητη την εφαρμογή θερμικής κατεργασίας Τ6 στα βέλτιστα δοκίμια που προέκυψαν από την κατεργασία ενίσχυσης. Η θερμική αυτή μετα-κατεργασία (Postprocess heat treatment, PPHT) σκοπό είχε να επαναφέρει τη σκληρότητα του μητρικού υλικού της σύνθετης ζώνης ανάδευσης των δοκιμίων στα επίπεδα του μετάλλου βάσης, ώστε οι μηχανισμοί ενίσχυσης που έχουμε επιβάλλει με την εκλέπτυνση των κόκκων και την διασπορά σωματιδίων ενίσχυσης να ενεργήσουν συνδυαστικά και να καταλήξουμε σε ένα ισχυροποιημένο επιφανειακό σύνθετο στρώμα. Κατά την εφαρμογή της θερμικής μετα-κατεργασίας Τ6 στα κατασκευασμένα μέσω FSP επιφανειακά σύνθετα, το μέγεθος των κόκκων του μητρικού υλικού των σύνθετων ζωνών ανάδευσης παρουσίασε μικρή αύξηση. Στην περίπτωση του συνθέτου με ενίσχυση σωματιδίων Al2O3 μεγέθους 2μm κατά την εφαρμογή θερμικής μετα-κατεργασίας Τ6 η μικροσκληρότητα της σύνθετης ζώνης ανάδευσης παρουσίασε περαιτέρω μείωση, ενώ στη αντίστοιχη περίπτωση ενίσχυσης με σωματίδια Al2O3 μεγέθους 30nm η μικροσκληρότητα της ζώνης αυτής αυξήθηκε φθάνοντας τις τιμές του μετάλλου βάσης. Καταλήγοντας, ακόμα και αν δεν αυξήθηκε τη σκληρότητα της επιφάνειας του κράματος ΑΑ7075-Τ651, δημιουργήθηκε ένα επιφανειακά σύνθετο υλικό μεταλλικής μήτρας με σημαντικά μικρότερο μέγεθος κόκκων, στη μικροδομή του οποίου ενσωματώθηκαν επιτυχώς κεραμικά σωματίδια Al2O3 (μεγέθους 30nm) με ομοιογενή διασπορά, οι τιμές μικροσκληρότητας του οποίου ήταν ομόλογες με αυτές του μετάλλου βάσης., In the framework of the current thesis an attempt has been made to form a composite surface layer on bulk AA7075 – T651 heat treatable aluminum alloy by dispersion of micro- and nano-sized Al2O3 particulates on the surface using FSP technique. The FSP tool which consisted of a flat shoulder and a square pin, while the insertion of the desired quantity of Al2O3 powder was made through filling grooves of the appropriate geometry and dimensions which were machined out of the workpieces. At the first stage of the experimental procedure, preliminary tests were performed without the addition of reinforcement particles, by varying the rotational speed of the tool and keeping constant the other process parameters in order to find the optimum value for the specific material–remaining FSP parameters system. Afterwards, the optimum values of the process parameters obtained from the latter stage were applied to tests with the addition of reinforcement particles and an extensive investigation of the new parameters of the reinforcement process was performed in order to fabricate the best possible surface AA7075-T651/Al2O3 composite. The specimens were studied using optical and electron microscopy to examine the distribution of reinforcement particles in the stir zone as well as the grain size of the matrix in this zone. Moreover microhardness measurements were carried out both vertically and along the cross section of the treated specimens to identify the change of hardness versus the parameters of the reinforcement process to extract the optimal values of the latter. It was observed that increasing the rotational speed of the FSP tool resulted in an increase in the homogeneity of the compοsite stir zone, while increasing the number of FSP passes led to a significant reduction in the size of agglomerated particles, as well as in very good dispersion of the latter in the compοsite stir zone making homogenous the microstructure of it. The addition of ceramic reinforcement particles in the stir zone led to a significant refinement of the grain size of the matrix at a higher level than the FSP without such because of the limitation of the dynamic recrystallized grains growth which they cause (pinning effect). Moreover, increasing the volume fraction of reinforcement particles led to further reduction of grain size in the compοsite stir zone, and an increase in its microhardness. The decrease in reinforcement particles’ size resulted in the refinement of the grains of compοsite stir zone, and in an increase in its microhardness. In fact it was observed that the effect of reducing the reinforcement particles’ size was stronger than the increase in the volume fraction of reinforcement particles in reducing the grain size and also in increasing the microhardness of the compοsite stir zone. Despite the influence of these parameters, microhardness values of the compοsite stir zones regardless of reinforcement particles’ size was found to be less than that of the base metal, despite the decrease in grain size and the existence of a reinforcement phase in them. The aforementioned results made necessary the application of a Post Process Heat Treatment (PPHT) of the specimens in order to restore them in T6 condition. PPHT was expected to restore the hardness of the matrix of the compοsite stir zone of the specimens at the levels of base metal, so that the reinforcement mechanisms that we imposed by grain refinement and dispersion of reinforcement particles will act in combination to come up with a reinforced composite surface layer. The application of PPHT of the fabricated composites resulted in a small increase of the grain size of the matrix at the compοsite stir zone. The microhardness values of the micro-composite specimen at the compοsite stir zone after the PPHT were decreased, while for the nano-composite specimen they were significantly increased, reaching the values of base metal. Even though it was not achieved an increase in the hardness of the surface of ΑΑ7075-Τ651, a surface metal matrix composite was fabricated with significantly finer microstructure and homogenous distributed ceramic particles of Al2O3 (with grain size 30nm) successfully embedded in it, whose microhardness values were homologous with those of the base metal., Παναγιώτης Κ. Διαμαντόπουλος

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization Παρουσιάστηκε στο: 4ο Συνέδριο Περιβαλλοντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization Presented on

Περίληψη: Στην παρούσα εργασία μελετώνται μονο- ή δι-μεταλλικοί καταλύτες Ir ή Ir-Ni, υποστηριγμένοι σε διάφορους φορείς, ως προς την απόδοσή τους κατά την αντίδραση της ξηρής αναμόρφωσης του βιοαερίου. Πέραν της συνηθισμένης αλουμίνας (γ-Al2O3), εστιάζουμε το ενδιαφέρον μας σε φορείς όπως τροποποιημένα οξείδια του δημητρίου και του ζιρκονίου (CeO2, ZrO2) που χρησιμοποιούνται εκτεταμένα στην τεχνολογία των κυψελίδων καυσίμου για την κατασκευή ηλεκτροδιακών υλικών κεραμο-μεταλλικού τύπου ή στερεών ηλεκτρολυτών, καθόσον η παρούσα έρευνα έχει ως απώτερο στόχο την «εσωτερική» ξηρή αναμόρφωση του βιοαερίου σε κυψέλες καυσίμου απευθείας τροφοδότησης με βιοαέριο για την παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος. Ειδικότερα, διερευνάμε ενδεχόμενες επιδράσεις του τύπου μετάλλου-φορέα στην: εγγενή ενεργότητα του ιριδίου μέσω στη σταθερότητα των καταλυτών αυτών σε παρατεταμένη λειτουργία υπό συνθήκες αντίδρασης, καθώς και στην επίδραση άλλων παραμέτρων κατά την προεπεξεργασία ή λειτουργία των καταλυτών, όπως για παράδειγμα κύκλων οξείδωσης-αναγωγής. Εν κατακλείδι, δεν παρατηρήθηκαν επιδράσεις των φορέων στην εγγενή ενεργότητα των μετάλλων. Ωστόσο ανακαλύφθηκε μια ενδιαφέρουσα υψηλή σταθερότητα του Ir σε κύκλους οξείδωσης-αναγωγής όταν αυτό είναι υποστηριγμένο σε φορείς που εμπεριέχουν CeO2, σε αντίθεση με τους υπολοίπους φορείς οι οποίοι δεν επιδεικνύουν καμιά προστατευτική ικανότητα του καταλύτη σε τέτοιες διαδικασίες. Το γεγονός αυτό είναι υψηλού πρακτικού ενδιαφέροντος, καθόσον κύκλοι οξείδωσης-αναγωγής ακολουθούνται συχνά στη βιομηχανική πρακτική για την ανάκτηση (επαν-ενεργοποίηση) καταλυτών αναμόρφωσης που έχουν υποστεί εκτεταμένη απενεργοποίηση από εναπόθεση άνθρακα. Παρουσιάστηκε στο: 10ο Πανελλήνιο Συνέδριο Χημικής Μηχανικής

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν ορισμένες παράμετροι κατασκευής και λειτουργίας της τεχνολογίας των Τεχνητών Υγροβιότοπων για την επεξεργασία διασταλάγματος από τον ΧΥΤΑ Χανίων. Το πείραμα περιέχει δυο μονάδες τεχνητών υγροβιότοπων οριζόντιας υποεπιφανειακής ροής, οι οποίες τοποθετήθηκαν στον υπαίθριο χώρο του θερμοκηπίου της Σχολής Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείο Κρήτης. Το πληρωτικό υλικό και των δύο μονάδων είναι χαλίκι, ενώ στη μία από τις δύο μονάδες υπήρχε και ένα στρώμα από βιοεξανθράκωμα το οποίο παρήχθη από κλαδέματα ελιάς ως ένα υπόδειγμα κυκλικής διαχείρισης. Οι δύο πιλοτικές μονάδες χαρακτηρίζονται ως G (Gravel) και GΒ (Gravel & Biochar) και φυτεύτηκαν με κοινό καλάμι Phragmites Australis. Ως εισροή στις κλίνες εφαρμόστηκε διαστάλαγμα, το οποίο συλλεγόταν αμέσως μετά από το στάδιο της κροκίδωσης στη μονάδα επεξεργασίας διασταλάγματος στον ΧΥΤΑ Χανίων. Για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο του πειράματος γινόταν προσθήκη μεθανόλης και στις δύο μονάδες. Ο λειτουργικός όγκος των δύο κλινών ήταν 188,3L έκαστη και η μέση ημερήσια παροχή ήταν 3,3L/day. Οι αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν αφορούσαν την εισροή, την εκροή και τη φυτική βιομάζα των μονάδων. Πιο συγκεκριμένα για την εισροή και τις εκροές προσδιορίστηκαν οι εξής παράμετροι σε εβδομαδιαία βάση: BOD5, COD, NO3--N, NO2--N, NH4+-N, PO43--P, υδραυλική αγωγιμότητα, pH, μετάλλα και μεταλλοειδή. Οι αναλύσεις της φυτικής βιομάζας αποσκοπούσαν στον προσδιορισμό TN (ολικό άζωτο), TP (ολικό φώσφορο) και μετάλλων και μεταλλοειδών Τα αποτελέσματα των μέσων αποδόσεων για τις μονάδες G και GΒ είναι ως ακολούθως. Για το COD η απόδοση στη μονάδα G είναι 43,3 ± 13,3% και στη GΒ είναι 52,7 ± 15%. Για το ΝΟ3--Ν η απόδοση της μονάδας G ισούται με 78,2 ± 16,2%, ενώ για τη μονάδα GΒ η απόδοση αγγίζει το 93,4 ± 5,8%. Για το ΝΟ2--Ν η απόδοση είναι 94,9 ± 5,4% της μονάδας G και 99,0 ± 2,1% της μονάδας GΒ. Αναφορικά με το ΝΗ4+-Ν, η μονάδα G φτάνει στο 82,3 ± 9,8% και η μονάδα GΒ στο 87,6 ± 6,2%. Αντίστοιχα, η απόδοση για τα TSS είναι για τη μονάδα G 72,2 ± 14,8% και 66,3 ± 21,6% για την GΒ. Επιπλέον, η υδραυλική αγωγιμότητα παρουσιάζεται αυξημένη σε σχέση με την εισροή και στις δύο μονάδες λαμβάνοντας τις τιμές 10,72 ± 6,2 και 11,59 ± 7,1 στις G και GB αντίστοιχα, ενώ το pH είναι ελαφρώς αλκαλικό, επίσης BOD5 και PO43--P ήταν σχεδόν μη ανιχνεύσιμα στις εκροές των μονάδων G και GΒ. Τέλος, τα αποτελέσματα για τα μέταλλα και μεταλλοειδή έδειξαν ότι υπάρχουν ορισμένα στοιχεία που ανιχνεύονται σε υψηλότερες συγκεντρώσεις, όπως τα Β, Mg, K, Ca, Cu, Fe και Zn ωστόσο δεν υπερβαίνουν τα τυπικά νομοθετικά όρια εκροών δευτεροβάθμιας επεξεργασίας. Όσον αφορά τη φυτική βιομάζα διαπιστώνεται ότι τα φυτά έχουν κατά βάση την τάση να συγκρατούν ποσότητες φωσφόρου και αζώτου περισσότερο στα φύλλα τους και τους κορμούς τους, ενώ οι ποσότητες μετάλλων συγκρατούνται περισσότερο στις ρίζες. Το βασικό συμπέρασμα που προέκυψε είναι ότι η προσθήκη βιοεξανθρακώματος και μεθανόλης αυξάνει την απόδοση απομάκρυνσης ρύπων., In the context of the present thesis, the optimization of construction and operation parameters of constructed wetlands have been experimentally studied for the treatment of leachate from the landfill of Chania. The experiment concerns two horizontal subsurface flow constructed wetlands, which were placed in the outdoor area of the greenhouse of the School of Chemical and Environmental Engineering at the Technical University of Crete. Gravel was used as filling material to both units, while in one unit a layer of biochar was also placed. The units were labelled G (Gravel) and GB (Gravel & Βiochar) and were planted with the common reed Phragmites Australis. The inflow for the beds was leachate, which was collected after the flocculation stage at the leachate treatment plant of the Chania landfill. Moreover, methanol was added to both units at certain time period. The operating volume of each bed was 188.3 L and the average flow rate of volume for the units was 3.3L/day. The follow-up analyses concerned the inflow, outflow and the plant biomass of the units. More specifically, the inflow and outflows was analyzed for the determination of the following parameters: BOD5, COD, NO3--N, NO2--N, NH4+-N, PO43--P, Electrical Conductivity, pH, metals and metalloids. The analysis of the plant biomass aimed at the determination of TN (total Nitrogen), TP (total Phosphorus), metals and metalloids. The results of the mean yields for the G and GB units are as follows. For COD the efficiency in unit G was 43,3 ± 13,3% and in unit GB is 52,7 ± 15%. For NO3--N the yield of unit G was equal to 78,2 ± 16,2%, while for unit GB the yield reached 93,4 ± 5,8%. For NO2--N the yield was 94,9 ± 5,4% of the G unit and 99,0 ± 2,1% of the GB unit. Regarding NH4+-N, the unit G reached 82,3 ± 9,8% and the unit GB 87,6 ± 6,2%. Respectively, the yield for TSS was for unit G at 72,2 ± 14,8% and 66,3 ± 21,6% for GB. Moreover, the Electrical Conductivity seems to be higher than the inflow taking the values10,72 ± 6,2 and 11,59 ± 7,1 for units G and GB , while the pH is slightly alkaline. Also, BOD5 and PO43--P were almost undetectable in the outflows of the G and GB units. Finally, the results for metals and metalloids showed that there are some elements that are detected at higher concentrations, such as B, Mg, K, Ca, Cu, Fe and Zn, but they do not exceed the standard legal secondary wastewater effluent limits. Regarding plant biomass, it is found that plants basically tend to retain amounts of phosphorus and nitrogen more in their leaves and stems, while minerals retained in roots. The main conclusion is that the addition of biochar and methanol increases the pollutants’ removal efficiency.

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής διατριβής μελετήθηκε αρχικά η παραγωγή απλών και τροποποιημένων με νανοσωλήνες άνθρακα βιοεξανθρακωμάτων, αλλά και ο χαρακτηρισμός τους, ούτως ώστε να διερευνηθεί η ικανότητά τους ως προσροφητικά υλικά. Χρησιμοποιήθηκαν δύο διαφορετικά είδη βιομάζας. Η μία χρησιμοποιούμενη βιομάζα ήταν οι φλοιοί ρυζιού (RH) και η δεύτερη η λυματολάσπη (SS). Για την τροποποίηση χρησιμοποιήθηκαν νανοσωλήνες άνθρακα δύο συγκεντρώσεων 0.1% και 1%, ενώ η πυρόλυση έλαβε χώρα σε δύο διαφορετικές θερμοκρασίες, 400oC και 600oC. Παράχθηκαν λοιπόν συνολικά 12 βιοεξανθρακώματα, 4 συμβατικά και 8 προηγμένα. Τα παραγόμενα βιοεξανθρακώματα χαρακτηρίστηκαν ως προς τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες, δηλαδή ως προς την απόδοση, την τέφρα, τα πτητικά στερεά, το pH, την ηλεκτρική αγωγιμότητα, τη στοιχειακή ανάλυση. Ακόμη έγινε προσδιορισμός του σημείου μηδενικού φορτίου, της κατιοανταλλακτικής ικανότητας, της φαινόμενης πυκνότητας, των ολικών συγκεντρώσεων μετάλλων στα στερεά υλικά. Έγιναν επίσης, αναλύσεις όπως η μέτρηση της ειδικής επιφάνειας, η μέτρηση του ολικού οργανικού άνθρακα και η μέθοδος ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης. Από τις συγκεκριμένες αναλύσεις προέκυψε το συμπέρασμα ότι τα καλύτερα βιοεξανθρακώματα ως προς τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες ήταν τα τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα από φλοιούς ρυζιού των 600οC, με καλύτερο το RH_CNT1_600. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως οι κύριες παράμετροι που επιδρούσαν στα βιοεξανθρακώματα ήταν το είδος της βιομάζας και η θερμοκρασία πυρόλυσης, ενώ παράλληλα η τροποποίηση με νανοσωλήνες άνθρακα παρουσίασε κάποιες σημαντικές αλλαγές στην ειδική επιφάνεια του βιοεξανθρακώματος και αύξησε τις λειτουργικές θέσεις επιφανείας. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν πειράματα κινητικής προσρόφησης τριών βαρέων μετάλλων, τα οποία ταυτόχρονα είχαν διαλυθεί σε νερό, χρησιμοποιώντας τα απλά και τα τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα που παράχθηκαν. Συγκεκριμένα, τα πειράματα έδειχναν κατά πόσο τα εν λόγω βιοεξανθρακώματα είναι ικανά να απομακρύνουν το Ni2+, το As5+ και τον Pb2+ από υδατικό διάλυμα με χρόνους επαφής 5, 30 και 60 λεπτά. Με βάση τα αποτελέσματα των κινητικών πειραμάτων αποδείχθηκε πως όλα τα βιοεξανθρακώματα απομάκρυναν σε κάποιο βαθμό και τα τρία μέταλλα. Συγκεκριμένα στον Pb2+ σημειώθηκαν οι μεγαλύτερες απομακρύνσεις, >95% από τα πρώτα 5 λεπτά, στο Ni2+ παρατηρήθηκαν επίσης πολύ καλές απομακρύνσεις ενώ το As5+ είναι το μέταλλο που σημείωσε τις χαμηλότερες. Από τα αποτελέσματα φάνηκε πως το αρσενικό δεν είχε τόσο καλές απομακρύνσεις όσο τα άλλα δύο μέταλλα. Όσον αφορά στο νικέλιο, η απομάκρυνση από τα βιοξανθρακώματα φλοιών ρυζιού στα 60 λεπτά και για τις δύο θερμοκρασίες κυμάνθηκε από 82-98%, ενώ από αυτά της λυματολάσπης από 64-97%, με καλύτερο το RH_CNT0.1_600. Για το αρσενικό η απομάκρυνση κυμάνθηκε από 30-66% για τους φλοιούς ρυζιού και για τα αντίστοιχα της λυματολάσπης από 15-49%, με καλύτερο το RH_CNT0.1_600. Για τον μόλυβδο οι απομακρύνσεις των φλοιών ρυζιού των δύο θερμοκρασιών στα 60 λεπτά είναι 92-98% και για τη λυματολάσπη 94-99%, με καλύτερο ως προς τις συνολικές απομακρύνσεις το RH_CNT0.1_600. Ακόμη, πραγματοποιήθηκαν πειράματα έκπλυσης, ούτως ώστε να διαπιστωθεί η ενδεχόμενη έκπλυση των βαρέων μετάλλων που εμπεριέχονται στα βιοεξανθρακώματα στο υδατικό διάλυμα, αλλά τα αποτελέσματα των μετρήσεων σε όλα τα δείγματα το διέψευσαν. Τέλος, έγινε προσομοίωση των πειραματικών αποτελεσμάτων της προσρόφησης σε δύο κινητικά μοντέλα, ψευδο-1ης και ψευδο-2ης τάξης, ούτως ώστε να εντοπιστεί το μοντέλο που προσομοιάζει καλύτερα τα πειραματικά αποτελέσματα της κινητικής προσρόφησης που ακολούθησαν τα βιοεξανθρακώματα για το κάθε μέταλλο. Και τα τρία μέταλλα ακολούθησαν το κινητικό μοντέλο ψευδο-2ης τάξης, παρόλο που στην περίπτωση του μολύβδου και τα δύο μοντέλα περιέγραφαν με μεγάλη ακρίβεια την κινητική προσρόφησής του. Εφαρμόστηκε μη γραμμική παλινδρόμηση στα πειραματικά δεδομένα για τον υπολογισμό των παραμέτρων των μοντέλων., In the context of this thesis, the production of simple and carbon nanotubes modified biochars was initially studied, including their characterization, in order to investigate their capability as absorbent materials. Two different types of biomass were used: Rice husks (RH) and Sewage sludge (SS). Two concentrations of 0.1% and 1% carbon nanotubes were used for the modification of biochars, while the pyrolysis took place at two different temperatures, 400oC and 600oC. A total of 12 biochars were produced, 4 conventional and 8 advanced. The produced biochars were characterized in terms of their physicochemical properties, such as yield, ash, volatile solids, pH, electrical conductivity, elemental analysis. The point of zero charge, the cation exchange capacity, the bulk density, the total concentrations of metals in the solid materials were also determined. Further analysis, such as surface area measurement (BET), total organic carbon measurement and scanning electron microscopy imaging, was also performed. From the specific analyses it was concluded that the best biochars in terms of their physicochemical properties were the modified biochars derived from rice husks of 600οC, with the best being RH_CNT1_600. The results showed that the main parameters affecting biochars were the type of biomass and the pyrolysis temperature, while the modification with carbon nanotubes showed some significant changes in the specific surface area of the biochar and increased the functional surface positions. Kinetic adsorption experiments of three heavy metals were then performed, which were simultaneously dissolved in water, using the simple and modified biochars produced. In particular, the experiments showed whether these biocarbons are capable of removing Ni2+, As5+ and Pb2+ from an aqueous solution with contact times of 5, 30 and 60 minutes. Based on the results of the kinetic experiments, it was shown that all biochars removed to a significant extent all three metals. Specifically for Pb2+ the largest removals recorded were in excess of 95% in the first 5 minutes, for Ni2+ the removal levels were also very high, while As5+ was the metal that recorded the lowest removal rates. As for nickel, the removal from the biochars of rice husks in 60 minutes for both temperatures ranged from 82-98%, while from those of sewage sludge from 64-97%, with the most efficient biochar being the RH_CNT0.1_600. For arsenic the removal ranged from 30-66% for rice husks and for those of sewage sludge from 15-49%, with RH_CNT0.1_600 being the best. For lead the removals of rice husks at 60 minutes were 92-98% and for sewage sludge 94-99%, with RH_CNT0.1_600 being the best in terms of total removals. Also, leaching experiments were performed to determine the possible leaching of the heavy metals contained in the biochars in the aqueous solution, but the results of the measurements in all samples refuted it. Finally, the experimental adsorption results were simulated with two kinetic models, pseudo-1st and pseudo-2nd class, in order to identify the model that best resembles the experimental kinetic results of biochars for each metal. All three metals followed the pseudo-2nd class kinetic model, although in the case of lead both models described its kinetic adsorption with great accuracy. Non-linear regression was applied to the experimental data to calculate the model parameters.

Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή διερευνήθηκε η επίδραση βιοεξανθρακώματος σε ρυπασμένο έδαφος. Το βιοεξανθράκωμα προήλθε από την πυρόλυση ιλύος (λυματολάσπης) από Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυμάτων. Συγκεκριμένα, εξετάστηκε η επίδραση του βιοεξανθρακώματος στην καλλιέργεια τομάτας (Solanum lycopersicum L.) και σε έδαφος χωρίς παρεμβάσεις από τα φυτά. Το έδαφος ρυπάνθηκε με υδατικά διαλύματα Pb(II), Ni(II) και Zn(II). Όσον αφορά στο βιοεξανθράκωμα, αυτό παράχθηκε στους 400°C με πυρόλυση της βιομάζας και χαρακτηρίσθηκε ως προς τις φυσικοχημικές του ιδιότητες. Αντίστοιχος χαρακτηρισμός ως προς τις φυσικοχημικές ιδιότητες πραγματοποιήθηκε και στο έδαφος που χρησιμοποιήθηκε. Η εγκατάσταση του πειράματος πραγματοποιήθηκε στο δικτυοκήπιο του Πάρκου Διάσωσης Χλωρίδας και Πανίδας, το οποίο βρίσκεται στην περιοχή του Ακρωτηρίου Χανίων. Η καλλιέργεια της τομάτας πραγματοποιήθηκε σε γλάστρες με χρονικό διάστημα 2 μηνών. Ταυτόχρονα, τοποθετήθηκαν γλάστρες χωρίς φυτά για το ίδιο χρονικό διάστημα. Οι μεταχειρίσεις ήταν τέσσερεις, δηλαδή γλάστρες με έδαφος μη ρυπασμένο (μάρτυρες), γλάστρες με έδαφος ρυπασμένο με μέταλλα, γλάστρες με μη ρυπασμένο έδαφος εμπλουτισμένο με βιοεξανθράκωμα και γλάστρες με έδαφος ρυπασμένο με μέταλλα και εμπλουτισμένο με βιοεξανθράκωμα. Η επίδραση του βιοεξανθρακώματος στην καλλιέργεια παρακολουθήθηκε κατά τη διάρκεια των 2 μηνών τόσο ως προς την ανάπτυξη των φυτών, όσο και με αναλύσεις δειγμάτων εδαφικού διαλύματος από το εσωτερικό των γλαστρών. Μετά το πέρας των 2 μηνών πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις στους υπέργειους και υπόγειους φυτικούς ιστούς των δενδρυλλίων και αναλύσεις σε δείγματα εδάφους από όλες τις γλάστρες του πειράματος. Με αυτόν τον τρόπο, διαπιστώθηκε το κατά πόσο εμπόδισε το βιοεξανθράκωμα την κινητικότητα των μετάλλων από το εδαφικό διάλυμα στο φυτό. Όσον αφορά στις γλάστρες χωρίς φυτά, πραγματοποιήθηκαν μόνο αναλύσεις δειγμάτων εδαφικού διαλύματος κατά τη διάρκεια του πειράματος, ενώ μετά το πέρας των 2 μηνών, πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις σε δείγματα εδάφους από όλες τις γλάστρες του πειράματος. Έτσι, διερευνήθηκε το κατά πόσο παρεμποδίστηκε η έκπλυση των μετάλλων από το έδαφος λόγω του βιοεξανθρακώματος. Μετά το πέρας των πειραμάτων που έλαβαν χώρο στο δικτυοκήπιο πραγματοποιήθηκαν πειράματα φυτοτοξικότητας σε δείγματα εδάφους προερχόμενα από τις γλάστρες χωρίς φυτά με σκοπό τη μελέτη του βαθμού μείωσης της τοξικότητας του δείγματος εδάφους λόγω της προσθήκης βιοεξανθρακώματος. Με βάση τον φυσικοχημικό χαρακτηρισμό των υλικών και τα αποτελέσματα όλων των πειραμάτων και δοκιμών που έλαβαν χώρα φαίνεται ότι το βιοεξανθράκωμα βραχυπρόθεσμα αυξάνει τη διαθεσιμότητα των ουσιών, μακροπρόθεσμα όμως δεν επιτρέπει την ανεξέλεγκτη διαθεσιμότητα ουσιών, ιδιαίτερα των ρυπογόνων. Επομένως, η πυρόλυση της λυματολάσπης οδηγεί σε σημαντική μείωση της κινητικότητας και της βιοδιαθεσιμότητας των μετάλλων, οδηγώντας σε μικρό οικολογικό κίνδυνο σε σχέση με την εναπόθεση της ιλύος στο περιβάλλον. Ταυτόχρονα, η εφαρμογή βιοεξανθρακώματος στο έδαφος επιφέρει βελτίωση των ιδιοτήτων του εδάφους και εξυγίανση από τοξικά μέταλλα λόγω της προσροφητικής του ικανότητας, της μεγάλης ειδικής επιφάνειας και των μηχανισμών σταθεροποίησης ανόργανων ουσιών που διαθέτει., The objective of this study was to investigate the effect of biochar on contaminated soil. In particular, the effect of biochar on tomato cultivation (Solanum lycopersicum L.) and in soil without plant interventions was examined. The soil was contaminated with aqueous solutions of Pb (II), Ni (II) and Zn (II). Biochar was produced at 400°C through pyrolysis of sewage sludge and characterized for its physicochemical properties. A corresponding characterization in terms of physicochemical properties was performed for the soil. The installation of the experiment took place in the nethouse of the Park for the Preservation of Flora & Fauna, which is located in the area of Akrotiri, Chania. The tomato plants were cultivated in pots for approximately 2 months. By the same time, pots without plants were placed for the same duration. For the pilot testing, there were four treatments, namely pots with unpolluted soil (controls), pots with soil contaminated with metals, pots with unpolluted soil mixed with biochar and pots with contaminated soil mixed with biochar. The effect of biochar on tomato cultivation was studied for approximately 2 months through monitoring plant growth and analyzing aqueous samples derived from the pots. At the end of the cultivation period, chemical analyses were performed on the aboveground and underground plant tissues and also on soil samples from all pots of the experiment. In this way, we studied whether biochar inhibited the mobility of metals from the soil solution to the plant. Regarding the pots without plants, chemical analyses of aqueous samples were performed during the experiment. After 2 months, chemical analyses were also performed on soil samples from all pots of the experiment. Thus, we investigated whether the biochar prevented metal leaching from the soil. After the completion of the plant growth experiments, phytotoxicity testing was performed on soil samples obtained from pots without plants in order to study the degree of toxicity reduction of the soil sample due to biochar addition. Based on the physicochemical characterization of the materials and the results of all experiments and tests that have taken place, it appears that, in short term, biochar increases the availability of substances. On the other hand, in long term biochar does not allow the uncontrolled mobility of substances, especially of substances that are considered as pollutants. Therefore, the pyrolysis of the sewage sludge leads to a significant reduction of the mobility and bioavailability of metals, causing a smaller ecological risk than the deposition of the sewage sludge in the environment. Biochar application in soil improves soil properties and remediates soil from pollutants, due to its adsorption capacity, large specific surface area and surface stabilization mechanisms of inorganic pollutants.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η απομάκρυνση Ni(II) και As(V) από υδατικό διάλυμα σε τροποποιημένα με KMnO4 βιοεξενθρακώματα που προήλθαν μέσω πυρόλυσης από δύο διαφορετικά είδη βιομάζας: Λυματολάσπη και Φλοιοί Ρυζιού. Με χρήση των παραπάνω δειγμάτων πραγματοποιήθηκε η παραγωγή βιοεξανθρακωμάτων (τροποποιημένων και μη) με πυρόλυση σε δύο θερμοκρασίες 400°C και 600°C. Συνολικά δηλαδή παρήχθησαν 8 βιοεξανθρακώματα. Οι βιομάζες και τα παραγόμενα βιοεξανθρακώματα χαρακτηρίστηκαν ως προς την απόδοση τους, τη στοιχειακή τους σύνθεση, την τέφρα, τα πτητικά στερεά, το pH και την ηλεκτρική αγωγιμότητα, ενώ στα βιοεξανθρακώματα προσδιορίστηκε επιπλέον το σημείο μηδενικού φορτίου. Από τις συγκεκριμένες αναλύσεις και από την απόδοση της πυρόλυσης προέκυψε ότι τα βέλτιστα βιοεξανθρακώματα, βάσει φυσικοχημικών ιδιοτήτων, ήταν αυτά που προέκυψαν από τη βιομάζα λυματολάσπης, τροποποιημένα και μη, μετά από πυρόλυση στους 400°C. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν πειράματα προσρόφησης για όλα τα βιοεξανθρακώματα. Στα πειράματα προσρόφησης μελετήθηκε η απομάκρυνση επίδραση τριών παραμέτρων στην προσρόφηση του Ni(II) και As(V), συγκεκριμένα της δόσης του εκάστοτε προσροφητή, του pH του διαλύματος και του χρόνου επαφής. Με βάση τα αποτελέσματα αποδείχθηκε πως όλα τα βιοεξανθρακώματα έδειξαν μεγάλη προσροφητική ικανότητα απέναντι στο Νi2+, ενώ πολύ μικρότερη απέναντι στο Αs5+ . Και στις δύο περιπτώσεις, όμως, η τροποποίηση δεν επέφερε τα επιθυμητά αποτελέσματα, καθώς τα μη τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα έδειξαν πολύ καλή συμπεριφορά απέναντι στα δύο μέταλλα πετυχαίνοντας απομακρύνσεις έως 98% στο Ni(II) και 35% στο Αs(V). Αντίστοιχα, οι απομακρύνσεις των τροποποιημένων με KMnΟ4 βιοεξανθρακωμάτων ήταν της ίδιας τάξης με τα μη τροποιημένα. Όσον αφορά το χρόνο προσρόφησης, η μέγιστη προσρόφηση του Ni(II) επιτεύχθηκε σε λιγότερο από μισή ώρα, ενώ του Αs(V) στη μια μιση ώρα. Συνεπώς, με βάση τα αποτελέσματα καταλήγουμε πως η τροποποίηση δεν επέφερε σημαντικές αλλαγές στην απομάκρυνση των δύο μετάλλων., Τhe main aim of this study is the removal of Ni (II) and As (V) from aqueous solution on modified with KMnO4 biochar derived by pyrolysis of two different types of biomass: Sludge and rice husks. Pyrolysis of the above biomass samples (unmodified, as well as modified) took place at two temperatures, 400°C and 600°C, resulting in eight biochars. The biomass and the biochars obtained were characterized for their elemental composition, ash, volatile solids, pH and electric conductivity, while for the biochars the zero charge point was further determined. These analyses, along with the yield of pyrolysis, have shown that optimal biochars, on the basis of their physicochemical properties, were those obtained from sludge, whether modified or not, at pyrolysis temperature 400°C. Following the characterization of the materials, then adsorption experiments were conducted for all biochars. In the adsorption experiments, the removal efficiency of three parameters on the adsorption of Ni (II) and As (V) was investigated, namely the dose of each adsorbent, the pH of the solution and the contact time. Based on the results, all biochars showed high adsorption capacity towards Ni2+, while the corresponding adsorption capacity towards As5+ was much smaller. In both cases, however, the modification did not bring about the desired increase in the removal efficiency, as the unmodified biochars showed metal removal rates up to 98% for Ni2+ and 35% for As5+. On the other hand, the removal of KMnO4-modified biochars was at the same level as the unmodified biochar. Regarding the adsorption time, the maximum adsorption of Ni (II) was achieved in less than half an hour, while the equivalent one of As (V) in half an hour. Therefore, based on the results we conclude that the amendment did not result in significant changes in the removal of the two metals.

Περίληψη: Μη διαθέσιμο

Προπτυχιακή διπλωματική εργασία που υποβλήθηκε στη σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος για την πλήρωση προϋποθέσεων λήψης Προπτυχιακού Διπλώματος. Περίληψη: Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται σταθερή ανάπτυξη της ανησυχίας στην επιστημονική κοινότητα και στο ευρύ κοινό, όσον αφορά την ανάπτυξη ανθεκτικότητας βακτηρίων στα αντιβιοτικά. Το πρόβλημα αναδείχθηκε με την εμφάνιση πολυανθεκτικών βακτηρίων τα οποία, πλέον, συνιστούν μια νέα μορφή πανδημίας. Συγκεκριμένα, η Ελλάδα συγκαταλέγεται στις ευρωπαϊκές χώρες με τα υψηλότερα επίπεδα μικροβιακής αντοχής, γεγονός που πιθανότατα συνδέεται με την υψηλή κατανάλωση αντιβιοτικών (ESAC). Ύπαρξη γονιδίων ανθεκτικότητας εντοπίζεται όχι μόνο σε κλινικά στελέχη αλλά και σε περιβαλλοντικά, γεγονός που καταδεικνύει την έκταση του προβλήματος. Η περιβαλλοντική διάσταση του προβλήματος, αφορά την μεταφορά και την εξάπλωση γονιδίων ανθεκτικότητας μέσω της χρήσης και της μεταφοράς αντιβιοτικών στο περιβάλλον. Τα πιο σημαντικά περιβάλλοντα, άμεσα επηρεαζόμενα από την ανθρωπογενή δραστηριότητα, είναι οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων και τα εκτροφεία ζώων (Pruden & Arabi 2012). Σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν ο έλεγχος της ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά περιβαλλοντικών βακτηριακών στελεχών, καθώς και η απομόνωση και ταυτοποίηση γονιδίων ανθεκτικότητας. Η δειγματοληψία έγινε κατά τους μήνες Μάιο, Ιούνιο και Σεπτέμβριο του 2014, από θαλασσινό νερό, είσοδο και έξοδο δύο εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων, νερό ιδιωτικών πισινών και μίας πισίνας αθλητικής εγκατάστασης, και από τα κόπρανα ενός ορνιθοτροφείου, στην ευρύτερη περιοχή των Χανίων. Τα στελέχη που απομονώθηκαν ανήκουν στις οικογένειες Pseudomonadaceae, Enterobacteriaceae και Enterococcaceae. Οι αντιβιοτικές ουσίες που εξετάστηκαν είναι: η Ampicillin (Penicillins), η Cefaclor (2ης γενιάς Cephalosporine), η Imipenem (Carbapenems) και η Tetracycline. Η ανθεκτικότητα των μικροοργανισμών εξετάστηκε βάσει της ελάχιστης ανασταλτικής συγκέντρωσης (Minimum Inhibitory Concentration – MIC). Η μέθοδος που εφαρμόστηκε για την χαρτογράφηση της ανθεκτικότητας των μικροοργανισμών είναι η μικρομέθοδος αραιώσεων σε ζωμό (Broth Microdillution Method), βάσει πρωτοκόλλου CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute). Ακολούθησε ανίχνευση των σημαντικότερων γονιδίων ανθεκτικότητας στα απομονωμένα στελέχη, μέσω της απομόνωσης του γενετικού υλικού τους και στη συνέχεια μέσω της μεθόδου Αλυσιδωτής Αντίδρασης Πολυμεράσης (PCR – Polymerase Chain Reaction), για την απομόνωση γνωστών τμημάτων του γονιδιώματος. Στην Ampicillin εμφανίστηκε η υψηλότερη ανθεκτικότητα, καθώς μόνο το 22.72 % των στελεχών παρουσίασε θνησιμότητα κατά την επίδρασή της. Το δεύτερο υψηλότερο ποσοστό ανθεκτικότητας εμφανίστηκε στην Τετρακυκλίνη (68.18%), όπου τα περισσότερα ανθεκτικά στελέχη ανήκαν στην οικογένεια των εντερόκοκκων. Στην ουσία Cefaclor, εμφανίστηκαν μέτρια ποσοστά ανθεκτικότητας (40.9%). Η Ιμιπενέμη αποδείχθηκε ο πιο αποτελεσματικός αντιβιοτικός παράγοντας στην καταπολέμηση των μικροοργανισμών, καθώς όλα τα στελέχη παρουσίασαν τουλάχιστον μέτρια ευαισθησία και πολύ χαμηλές τιμές ελάχιστης ανασταλτικής συγκέντρωσης. Σε πολλά βακτηριακά είδη παρουσιάστηκε μεγαλύτερη ανθεκτικότητα σε στελέχη που προέρχονταν από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων, γεγονός που υποδεικνύει την προφανή σύνδεση ανάμεσα στην προέλευση των συγκεκριμένων στελεχών από ανθρωπογενείς δραστηριότητες και στην εμφάνιση της ανθεκτικότητας. Το φαινόμενο αυτό συμφωνεί με την θεωρία της μεταφοράς γονιδίων ανθεκτικότητας από ανθρωπογενείς δραστηριότητες στο περιβάλλον μέσα από την μεταφορά των υγρών λυμάτων αλλά και μέσω της χρήσης των αντιβιοτικών στην γεωργία και κτηνοτροφία. Ωστόσο, υπήρξαν και λίγες περιπτώσεις όπου στελέχη θαλασσινού δείγματος είχαν πολύ μεγαλύτερη ανθεκτικότητα από στελέχη προερχόμενα από περιβάλλοντα άμεσα επηρεαζόμενα από τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Το φαινόμενο αυτό δικαιολογείται από το γεγονός ότι η ανθεκτικότητα μπορεί να εμφανιστεί και απουσία αντιβιοτικών ουσιών, καθώς η ανάπτυξη γονιδίων ανθεκτικότητας επηρεάζεται και από περιβαλλοντικούς παράγοντες αλλά πολλές φορές οφείλεται και σε εγγενείς μηχανισμούς των βακτηρίων που συμβάλλουν στην επιβίωσή τους σε σκληρά περιβάλλοντα. Ωστόσο, σίγουρα υποδηλώνεται η επίδραση των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων στην ανάπτυξη ανθεκτικότητας στο περιβάλλον. Εμφανίστηκε πληθώρα γονιδίων που σχετίζονται με την ανθεκτικότητα σε αντιβιοτικά β-λακταμών και Τετρακυκλινών. Τα κύρια γονίδια ανθεκτικότητας ήταν το blaTEM στις β-λακτάμες και το ΤΕΤΒ στις Τετρακυκλίνες. Κυρίαρχη ήταν η παρουσία των γονιδίων αυτών σε Ε.Ε.Υ.Α., γεγονός που είναι ανησυχητικό καθώς η επεξεργασία των λυμάτων συχνά δε συντελεί στην καταστροφή των γονιδίων αυτών (Yuan, et al., 2015), με αποτέλεσμα να καταλήγουν στο περιβάλλον.

Περίληψη: Στο πλαίσιο της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής μελετήθηκε σε πρώτη φάση η παραγωγή βιοεξανθρακώματος από τρία διαφορετικώς επεξεργασμένα δείγματα λυματολάσπης. Τα δείγματα λυματολάσπης που χρησιμοποιήθηκαν αποτελούνταν από αερόβια δευτεροβάθμια ιλύ χωρίς την προσθήκη σιδήρου (Δείγμα 1, SS1), από πρωτοβάθμια ιλύ επεξεργασμένη με τη διαδικασία της αναερόβιας χώνευσης (Δείγμα 2, SS2), καθώς και από δευτεροβάθμια ιλύ με την προσθήκη σιδήρου (Δείγμα 3, SS3). Με χρήση των παραπάνω δειγμάτων, πραγματοποιήθηκε η παραγωγή βιοεξανθρακωμάτων σε δύο θερμοκρασίες πυρόλυσης (300⁰C και 500⁰C). Μετά το στάδιο της παραγωγή των βιοεξανθρακωμάτων, ακολούθησε ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός τους, όπου πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις για τον προσδιορισμό της απόδοσης της πυρόλυσης, της τέφρας, του pH, της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, της ειδικής επιφάνειας, καθώς και ανάλυση υπέρυθρης φασματοσκοπίας FT/IR και στοιχειακή ανάλυση. Από τις συγκεκριμένες αναλύσεις προέκυψε το γεγονός ότι τα βέλτιστα βιοεξανθρακώματα, βάσει φυσικοχημικών ιδιοτήτων, ήταν αυτά που προέκυψαν από την πυρόλυση του Δείγματος 2, ενώ τα βιοεξανθρακώματα που προέκυψαν από το Δείγμα 3, ήταν τα πλουσιότερα αναφορικά με τη στοιχειακή τους σύνθεση. Το επόμενο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας αφορούσε στη μελέτη απομάκρυνσης επτά ενδοκρινικών διαταρακτών από επιτραπέζιο νερό και λύμα, σε ρεαλιστικές συγκεντρώσεις, χρησιμοποιώντας τα βιοεξανθρακώματα που παράχθηκαν ως προσροφητικά υλικά. Οι ενδοκρινικοί διαταράκτες που χρησιμοποιήθηκαν ως ρύποι στην πειραματική διαδικασία ήταν οι: 2,4-Dichlorophenol, 2,3,4-Trichlorophenol, Bisphenol A, Carbamazepine, Androsterone, Estrone (E1) και 17α-Ethinylestradiol (EE2). Με βάση τα αποτελέσματα των κινητικών πειραμάτων, αποδείχθηκε ότι όλα τα βιοεξανθρακώματα που παράχθηκαν ήταν ικανά να απομακρύνουν τους εν λόγω ρύπους ικανοποιητικά από το επιτραπέζιο νερό και το λύμα. Συγκεκριμένα, για τα πειράματα στο επιτραπέζιο νερό παρατηρήθηκε απομάκρυνση 67-99%, ενώ για τα πειράματα στο λύμα η απομάκρυνση κυμάνθηκε στο εύρος 35-97%. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκαν πειράματα σχετικά με την επίδραση του pH στην προσροφητική ικανότητα των βιοεξανθρακωμάτων, καθώς και της υδρόλυσης στο διάλυμα επιτραπέζιου νερού με την προσθήκη των ρύπων. Το τελευταίο στάδιο της πειραματικής διαδικασίας περιλάμβανε την προσομοίωση των πειραματικών αποτελεσμάτων σε δύο κινητικά μοντέλα προσρόφησης, της ψευδο-1ης και ψευδο-2ης τάξης. Ο υπολογισμός των παραμέτρων των μοντέλων πραγματοποιήθηκε εφαρμόζοντας μη γραμμική παλινδρόμηση στα πειραματικά δεδομένα. Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης μελέτης φανέρωσαν ότι στις περισσότερες περιπτώσεις απομάκρυνσης των περισσοτέρων ρύπων ακολουθείται κινητική ψευδο-2ης τάξης.

Περίληψη: Μη διαθέσιμο

Μεταπτυχιακή Διατριβή που υποβλήθηκε στη Σχολή ΜΗΠΕΡ του Πολυτεχνείου Κρήτης για την πλήρωση των προϋποθέσεων λήψης του Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης Περίληψη: Οι φαρμακευτικές ουσίες και τα αντιβιοτικά είναι ενώσεις που χρησιμοποιούνται εκτεταμένα στην ιατρική και στις ανθρώπινες δραστηριότητες (κτηνοτροφία, γεωργία) και παρατηρείται αύξηση των συγκεντρώσεών τους σε νερά και εδάφη. Συνέπεια αυτού είναι η εμφάνιση και ο επιπολασμός ανθεκτικών παθογόνων βακτηρίων που προκαλεί ιδιαίτερες ανησυχίες στην παγκόσμια υγεία και έχει χαρακτηριστεί ως ένα από τα σοβαρότερα προβλήματα που καλείται να αντιμετωπίσει η ανθρωπότητα. Η αύξηση στον αριθμό των ανθεκτικών βακτηρίων (ARB, Antibiotic Resistant Bacteria) έχει συνδεθεί με τη μετάδοση γονιδίων ανθεκτικότητας (ARGs, Antibiotic Resistance Genes) μεταξύ διαφορετικών στελεχών και ειδών και ο συχνός εντοπισμός τους σε διάφορες περιβαλλοντικές μήτρες είχε συνέπεια το χαρακτηρισμό τους ως αναδυόμενους ρυπογόνους παράγοντες. Ιδιαίτερη ανησυχία δε προκαλεί η ανθεκτικότητα των ARB και ARGs στις διάφορες τεχνικές επεξεργασίας που εφαρμόζονται στις μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, καθώς η παρουσία τους είναι αισθητή και στις εκροές. Η αδυναμία, λοιπόν, της σωστής επεξεργασίας των υδάτων και των υγρών αποβλήτων που περιέχουν τέτοια παθογόνα αλλά και άλλες τοξικές ουσίες και η έλλειψη πολλές φορές βασικών υπηρεσιών υγιεινής, μπορεί να ευνοήσει τη διάδοση των ARB και ARGs στο περιβάλλον. Με βάση την υπόθεση ότι οι μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων προσφέρουν ιδανικές συνθήκες για την ανάπτυξη και διάδοση των ARB και ARGs με ποικίλες μορφές, η παρούσα μελέτη αφορά: 1) στην εξέταση της παρουσίας των ARB και ARGs στην είσοδο, στην έξοδο και κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων στην Εγκατάσταση Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων (Ε.Ε.Υ.Α) της πόλης των Χανίων, 2) στον εντοπισμό και στην ποσοτικοποίηση των ARGs στα διάφορα στάδια επεξεργασίας και 3) στη συνολική εκτίμηση της αντιμετώπισης των ARB και ARGs σε μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Προχωρήσαμε, λοιπόν, στην απομόνωση εκπροσώπων των Gram αρνητικών και θετικών βακτηρίων και συγκεκριμένα των Escherichia coli, Enterococci και Staphylococci, από τα υγρά απόβλητα της Ε.Ε.Υ.Α. Χανίων (πληθυσμιακό ισοδύναμο 117500). Η συλλογή των δειγμάτων έγινε την περίοδο Σεπτέμβριος – Δεκέμβριος 2017 και εφαρμόστηκε η μέθοδος της διήθησης με μεμβράνες νιτροκυτταρίνης (μέγεθος πόρων 0,45 μm, διάμετρος 47 mm, Pall – Gelman Laboratory) και η καλλιέργεια των βακτηρίων σε εκλεκτικά μέσα. Η μελέτη της ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά έγινε με τη μέθοδο της μικροαραίωσης και τον προσδιορισμό της ελάχιστης ανασταλτικής συγκέντρωσης (MIC, Minimum Inhibitory Concentration) για την Αμπικιλλίνη, Σιπροφλοξασίνη, Τετρακυκλίνη και Σουλφομεθοξαζόλη/Τριμεθοπρίμη. Η MIC60 ορίζεται ως η χαμηλότερη συγκέντρωση ενός αντιμικροβιακού παράγοντα που μπορεί να αναστείλει την ανάπτυξη του 60% του αρχικού πληθυσμού ενός μικροοργανισμού μετά την έκθεση αυτού για 18 – 24 h. Οι τιμές της MIC εκτιμήθηκαν με τον εγκιβωτισμό αποστειρωμένων πλακών τιτλοδότησης με 96 βυθίσματα με διαδοχικές αραιώσεις των αντιβιοτικών με βάση τα standards που προτείνονται από το EUCAST (European Committee on Antimicrobial Susceptibility Standards). Η προετοιμασία του βακτηριακού ενοφθαλμίσματος για κάθε πείραμα έγινε με χρήση του Müller Hinton Broth (Merck) και προστίθενταν σε κάθε βύθισμα κατόπιν επίτευξης τελικής συγκέντρωσης 105 CFU/mL. Οι πλάκες τιτλοδότησης μεταφέρονταν σε επωαστικό θάλαμο στους 37οC για 18 – 24 h και ακολουθούσε μέτρηση της οπτικής απορρόφησής τους στα 630 nm με ειδικό φασματοφωτόμετρο (microplate reader, Labtech LT-4000 Plate Reader) και λογισμικό (Manta LML). Ακολούθησε η επιλογή συγκεκριμένων ARGs στα υπό μελέτη αντιβιοτικά και η συγκέντρωσή τους εκτιμήθηκε με την εφαρμογή της qPCR (μέθοδος SYBR green) και τη χρήση του StepOnePlus System (Applied Biosystems). Η μικροβιολογική ανάλυση των υγρών αποβλήτων έδειξε την παρουσία αρκετών βακτηρίων, σε ικανές ποσότητες, σε όλα τα στάδια της επεξεργασίας ακόμα και σε εκείνο της απολύμανσης – συγκεκριμένα μεταξύ των ανθεκτικών στελεχών της εξόδου τα περισσότερα ανήκαν στο είδος E. coli. Το αποτέλεσμα αυτό αφενός επιβεβαιώνει την ανθεκτικότητα των βακτηρίων σε τέτοιες εγκαταστάσεις αφετέρου εγείρει ανησυχίες στη δημόσια υγεία, καθώς η παρουσία μικροοργανισμών όπως οι S. aureus και E. faecalis στις εκροές έχει σχετιστεί με τη μετάδοση πολλών υδατογενών λοιμώξεων. Τα μεγαλύτερα ποσοστά ανθεκτικότητας καταγράφτηκαν για τα E. coli και Enterococci στην Αμπικιλλίνη και για τους Staphylococci στην Τετρακυκλίνη. Μεταξύ των βακτηρίων, η E. coli έφερε τα μεγαλύτερα ποσοστά ARGs. Επιπλέον κομμάτι της έρευνας αφορούσε στη συμπεριφορά μικτών πληθυσμών ανθεκτικών – ευαίσθητων στελεχών από το ίδιο είδος, που αναπτύσσονται σε διαφορετικά περιβάλλοντα όπου μπορεί να επικρατούν συνθήκες στέρησης τροφής και ενέργειας, στα αντιβιοτικά. Γι' αυτό το λόγο πραγματοποιήθηκαν πειράματα κατά τα οποία ανθεκτικά και ευαίσθητα στελέχη από το ίδιο είδος καλλιεργήθηκαν σε διαφορετικά θρεπτικά μέσα (1) Müller Hinton Broth και (2) υγρό απόβλητο (εκροή δευτεροβάθμιας επεξεργασίας) σε κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Στο κάθε θρεπτικό μέσο εφαρμόσαμε μια επιπλέον διάλυση (1:3) για την προσομοίωση των ολιγοτροφικών συνθηκών οι οποίες κυριαρχούν στα υδατικά περιβάλλοντα. Η διάρκεια των καλλιεργειών ήταν 5 ημέρες, η δειγματοληψία γινόταν την 3η και 5η ημέρα και ο μικτός πληθυσμός υποβαλλόταν σε έλεγχο ανθεκτικότητας με τη γνωστή μέθοδο της μικροαραίωσης και εφαρμογή του εκάστοτε αντιβιοτικού. Οι πληθυσμοί όλων των βακτηρίων ήταν ανθεκτικοί στο πυκνό Müller Hinton Broth στις 3 και στις 5 ημέρες. Οι πληθυσμοί των E. coli και Staphylococci που ανακτήθηκαν την 3η ημέρα παρουσίασαν υψηλότερα επίπεδα ανθεκτικότητας και ειδικά στην περίπτωση του αραιωμένου Müller Hinton Broth. Αντίθετα, οι πληθυσμοί αυτών των βακτηρίων ήταν ευαίσθητοι στο αντιβιοτικό στις καλλιέργειες στο υγρό απόβλητο, ενώ οι Enterococci έδειξαν ανθεκτικότητα ειδικότερα στην περίπτωση του αραιωμένου υγρού αποβλήτου. Συνοπτικά, μπορούμε να πούμε ότι ήταν προφανής η παρουσία ARB και ARGs στην Ε.Ε.Υ.Α. Χανίων και, ειδικά στην περίπτωση κάποιων ARGs (sul1), ακόμα και η απολύμανση δεν ήταν αρκετή για την αποτελεσματική επεξεργασία τους. Το ενδεχόμενο να είναι οι βιολογικοί καθαρισμοί χώροι που ευνοοούν την οριζόντια μετάδοση τέτοιων γονιδίων μεταξύ διαφόρων μικροοργανισμών είναι ακόμη υπό διερεύνηση.

Περίληψη: Μη διαθέσιμο

Περίληψη: Μη διαθέσιμο

Περίληψη: Μη διαθέσιμο

Περίληψη: Η συνεχώς αυξανόμενη κατανάλωση φαρμακευτικών ουσιών τις τελευταίες δεκαετίες, και η αλόγιστη απόρριψη τους στο περιβάλλον καθώς και η αναποτελεσματικότητα των ήδη γνωστών βιολογικών μεθόδων για πλήρη αποδόμηση τους, οδήγησε στην ανάγκη αναζήτησης καινοτόμων μεθόδων, αποτελεσματικότερων και συγχρόνως φιλικών στο περιβάλλον. Οι προηγμένες διεργασίες οξείδωσης (ΑΟΡs, Advanced Oxidation Processes) έχουν εφαρμοστεί την τελευταία δεκαετία στο τομέα της επεξεργασίας του νερού και υγρών αποβλήτων και πιο συγκεκριμένα στην απομάκρυνση των φαρμακευτικών με επιτυχή αποτελέσματα. Στην εργασία αυτή μελετήθηκε η συμπεριφορά της αντιμυκητιακής ουσίας Φλουκοναζόλης (Fluconazole) και της αντιιικής ουσίας Ακικλοβίρης (Acyclovir) υπό την επίδραση της UV-C ακτινοβολίας, παρουσία και απουσία υπεροξειδίου (Η2Ο2), στην προσπάθεια της διάσπασης και της απομάκρυνσης αυτών από διάφορα υδατικά διαλύματα. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε εργαστηριακής κλίμακας αντιδραστήρα διαλείποντος έργου (batch reactor). Διαλύματα αρχικών συγκεντρώσεων από 55 έως 1000 μg/L επεξεργάστηκαν με την υπεριώδη ακτινοβολία (254nm) παρουσία και απουσία H2O2. Από τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν διαπιστώνουμε ότι η αλλαγή της τιμής του pH δεν επηρεάζει το ρυθμό διάσπασης τόσο της Fluconazole όσο και της Acyclovir. Η αρχική συγκέντρωση της Fluconazole στο διάλυμα δεν επηρεάζει τη διάσπαση της ουσίας, πράγμα που δεν συμβαίνει και στην περίπτωση της Acyclovir όπου καθώς αυξάνεται η τιμή της αρχικής συγκέντρωσής της, μειώνεται ο ρυθμός διάσπασης αυτής. Επίσης, η αντίδραση φαίνεται να επιταχύνεται στη φωτόλυση του διαλύματος Fluconazole σε υδατική μήτρα υπερκάθαρου νερού σε σύγκριση με το εμφιαλωμένο νερό («Σαμαριά»). Αντίθετα, η χρήση της υδατικής μήτρας του εμφιαλωμένου νερού «Σαμαριά» επιταχύνει την αντίδραση της εξεταζόμενης ουσίας Acyclovir. Ο εμπλουτισμός του διαλύματος με οξυγόνο φαίνεται να επιταχύνει περισσότερο τη φωτόλυση της Fluconazole όσο και της Acyclovir σε σύγκριση με την προσθήκη αζώτου. Επίσης, οι εξεταζόμενες ουσίες απομακρύνονται σχεδόν πλήρως κατά την προσθήκη οξυγόνου σε μεγαλύτερο βαθμό σε σχέση με την προσθήκη των διαλυμάτων με άζωτο. Η παρουσία όξινου ανθρακικού ασβεστίου αρχικής συγκέντρωσης 206.516 mg/l επιταχύνει τη διαδικασία διάσπασης της ουσίας Acyclovir, αντίθετα η παρουσία όξινου ανθρακικού ασβεστίου αρχικής συγκέντρωσης 103.26 mg/l φαίνεται να την επιβραδύνει. Επίσης, η παρουσία νιτρικών NO3 - φαίνεται να μην επηρεάζει τη φωτόλυση της Acyclovir. Τέλος, η παρουσία των χουμικών οξέων δεν επιφέρει σημαντικές αλλαγές στη διαδικασία της φωτόλυσης. Παρατηρείται ότι δεν υπάρχει μεγάλη μείωση του TOC, κυρίως στην περίπτωση της Fluconazole όπου υπάρχουν παραπροϊόντα τα οποία δεν οξειδώνοται περαιτέρω. Όσον αφορά τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας την τεχνική UV-C/H2O2, διαπιστώθηκε ότι το Η2Ο2 δεν μπορεί να οξειδώσει τις ουσίες χωρίς την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας. Αντιθέτως υπό την επίδραση της UV-C ακτινοβολίας, η προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου επιταχύνει σε μεγάλο βαθμό την απομάκρυνση και των δύο ουσιών. Η προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου επιταχύνει σε μεγάλο βαθμό την απομάκρυνση της Fluconazole. Επίσης, η αύξηση της συγκέντρωσης του H2O2, φαίνεται ότι δεν επηρεάζει την ταχύτητα της διάσπασης της Fluconazole. Η προσθήκη ποσότητας H2O2 συμβάλλει στην αποτελεσματικότερη απομάκρυνση του ολικού οργανικού άνθρακα, καθώς κατά την απουσία του Η2Ο2 ο οργανικός άνθρακας παραμένει σταθερός. Η υδατική μήτρα εμφιαλωμένου νερού «Σαμαριά» επηρεάζει ελάχιστα την διάσπαση της Fluconazole αλλά και την απομάκρυνση του ολικού οργανικού άνθρακα. Η σταθερά της κινητικής της αντίδρασης φωτόλυσης αυξάνεται αισθητά με την αύξηση της αρχικής συγκέντρωσης της Acyclovir. Η απομάκρυνση του ολικού οργανικού άνθρακα αυξάνεται ελαφρώς με την αύξηση της συγκέντρωσης υπεροξειδίου του υδρογόνου. Όσον αφορά στο πείραμα σε υδατική μήτρα εμφιαλωμένου νερού «Σαμαριά» η διάσπασης της Acyclovir επιταχύνεται ελαφρώς σε σύγκριση με την υδατική μήτρα του υπερκάθαρου νερού. Η χρήση εμφιαλωμένου νερού «Σαμαριά» φαίνεται να επηρεάζει τη μεταβολή του TOC καθώς μειώνεται αρκετά, στη συνέχεια όμως ο ρυθμός απομάκρυνσής του TOC είναι σχεδόν μηδενικός.

Περίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία είχε ως σκοπό την παραγωγή βιοεξανθρακωμάτων από βιομηχανικά απόβλητα της Κρήτης, μέσω πυρόλυσης, προκειμένου να διερευνηθεί η καταλληλότητά τους για ενεργειακές ή/και περιβαλλοντικές εφαρμογές. Τα δείγματα της υπολειμματικής βιομάζας πυρολύθηκαν σε αντιδραστήρα σε τρείς τελικές θερμοκρασίες των 450οC, 550οC και 650οC, και υπολογίστηκε η απόδοση σε βιοεξανθράκωμα, βιοέλαιο και βιοαέριο. Στη συνέχεια, έλαβαν χώρα μετρήσεις για τον προσδιορισμό βασικών φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών των βιοεξανθρακωμάτων, όπως μέτρηση της ειδικής επιφάνειας, του pH και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, στοιχειακή ανάλυση, μέτρηση της Ανώτερης Θερμογόνου Δύναμης (ΑΘΔ) και τέλος προσδιορισμός των μεταλλικών στοιχείων και ιχνοστοιχείων, τα οποία παίζουν σημαντικό ρόλο στην αξιοποίηση των εν δυνάμει καυσίμων και μέσων περιβαλλοντικής προστασίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αύξηση της θερμοκρασίας πυρόλυσης οδήγησε σε μείωση της απόδοσης του βιοεξανθρακώματος με ταυτόχρονη αύξηση του ποσοστού του βιοαερίου και εμπλουτισμού του σε τέφρα μειώνοντας ταυτόχρονα την περιεκτικότητα του μόνιμου άνθρακα σ’ αυτό. Η θερμοκρασία της πυρόλυσης επηρέασε τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των βιοεξανθρακωμάτων. Η αύξηση της θερμοκρασίας επέφερε αύξηση στην ειδική επιφάνεια έως και 140% καθώς και αύξηση της τιμής του pH, αποτρέποντας έκπλυση τοξικών μετάλλων από τα παραγόμενα βιοεξανθρακώματα. Γενικά, η αύξηση της θερμοκρασίας πυρόλυσης οδήγησε σε αύξηση της συγκέντρωσης των K, Ca, Mg και Fe, τα οποία θεωρούνται θρεπτικά συστατικά του εδάφους, στα παραγόμενα βιοεξανθρακώματα. Επίσης, η περιεκτικότητα των ιχνοστοιχείων στα βιοεξανθρακώματα ήταν πολύ χαμηλότερη από τα επιτρεπτά όρια των Διεθνών Οργανισμών. Τέλος, αξιοσημείωτη ήταν η αύξηση της θερμογόνου δύναμης των βιοεξανθρακωμάτων σε σύγκριση με την τροφοδοσία, στα επίπεδα των αντίστοιχων τιμών για γαιάνθρακες χαμηλής τάξης, καθιστώντας τα πιθανόν κατάλληλα για ενεργειακές εφαρμογές.

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η προσρόφηση των βαρέων μετάλλων Ni+2, Pb+2, As+5 από υδατικό διάλυμα σε βιοεξανθρακώματα. Τα βιοεξανθρακώματα προήλθαν από την πυρόλυση δυο βιομαζών: α) τους φλοιούς ρυζιού (RH) και β) της λυματολάσπης (SS). Κάθε βιομάζα πυρολύθηκε σε δύο θερμοκρασίες (400οC & 600οC) με αποτέλεσμα να έχουμε τέσσερα απλά βιοεξανθρακώματα. Το επόμενο βήμα ήταν ο εμπλουτισμός των βιοεξανθρακωμάτων με οξείδιο του γραφενίου σε δύο διαφορετικές δόσεις (GO 0,1% & GO 1%). Συνεπώς καταλήξαμε να έχουμε 12 διαφορετικά βιοεξανθρακώματα τροποποιημένα και μη τροποποιημένα. Αρχικά έγινε εκτενής χαρακτηρισμός των βιοεξανθρακωμάτων, καθώς υπολογιστήκαν οι τιμές pΗ, η αγωγιμότητα, το σημείο μηδενικού φορτίου, ο ολικός οργανικός άνθρακας (TOC), η ειδική επιφάνεια ΒΕΤ, η κατιοντοανταλλακτική ικανότητα κ.α. Συνολικά από όλες τις διαδικασίες καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι το βέλτιστο βιοεξανθράκωμα είναι για τα δείγματα ρυζιού το RH_GO0.1_600 και για τη λυματολάσπη το SS_GO0.1_600. Το δεύτερο μέρος της διπλωματικής εργασίας είναι η υλοποίηση των προσροφήσεων. Η διαδικασία της προσρόφησης έγινε στα απλά αλλά και στα τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα. Κάθε φορά παρασκευάζαμε το διάλυμα μετάλλων με την επιθυμητή συγκέντρωση (σταθερή) και στη συνέχεια προχωρούσαμε στην υλοποίηση του πειράματος προσρόφησης. Τα δείγματα εξετάστηκαν σε διαφορετικούς χρόνους, έτσι ώστε να καταλάβουμε τη συμπεριφορά του βιοεξανθρακώματος και να κατασκευάσουμε τα κατάλληλα σχεδιαγράμματα κινητικής προσρόφησης. Για την περιγραφή της κινητικής προσρόφησης ελέγχθηκαν τα κινητικά μοντέλα ψευδό-πρώτης τάξης και το ψευδό-δεύτερης τάξης. Την καλύτερη προσομοίωση των πειραματικών αποτελεσμάτων και για τα τρία μέταλλα είχαν τα μοντέλα της ψευδό-δεύτερης τάξης. Τέλος καταλήξαμε στο γεγονός, ότι τόσο τα απλά, όσο και τα τροποποιημένα βιοεξανθρακώματα έχουν μια αρκετά ικανοποιητική απομάκρυνση χωρίς έντονες διάφορες μεταξύ τους και με την τροποποίηση να βελτιώνει τις απομακρύνσεις κυρίως για το Ni2+ και As5+, 15% και 20% αντίστοιχα, σε σχέση με τα μη τροποποιημένα. Τα βιοεξανθρακώματα λυματολάσπης συνήθως έχουν μια καλύτερη απομάκρυνση συγκριτικά με αυτά των φλοιών ρυζιών. Πιο συγκεκριμένα το καλύτερο βιοεξανθράκωμα για την απομάκρυνση του μολύβδου Pb2+ και του αρσενικού As5+ είναι το SS_GO1_600, ενώ για το νικέλιο Ni2+ είναι το RH_GO1_600., The aim of this thesis is to study the adsorption of the heavy metals Ni2+, Pb2+ and As5+. Biochar is a carbonaceous material that is produced through the pyrolysis of biomass. In this study two different waste types of biomass feedstock were used: a) Rice husks (RH) and b) Sewage sludge (SS). Both of them were used to generate biochar through pyrolysis at two different temperatures, i.e. 400oC and 600oC, under specific conditions. Thus, four types of biochars were produced. The second step was the modification of biochars. Graphene oxide was the nano-material used in this coating procedure. The modification happened in two distinct doses of 0.1% and 1%, respectively. In the end, twenty biochars were produced which were either modified or not with unique capabilities. All biochar samples were characterized for the following properties: Yield, Ash content, pH, pHpzc (point zero charge), Electrical Conducivity (EC), Cation Exchange Capacity (CEC), BET surface area, Total organic carbon (TOC). According to the measured values, the RH_GO0.1_600 from rice husks and the SS_GO0.1_600 from sewage sludge were the most promising for adsorption. The next part in this study was the process of adsorption. The stock solution with the intended concentrations was prepared prior to the adsorption experiments. Adsorption kinetic experiments took place in order to understand the behavior of the biochar samples. In addition, kinetic models such as the pseudo-1st order and the pseudo-2nd order were investigated, with the best description given by the pseudo-2nd order for all metals. In conclusion, both biochars, modified or not, had considerable removal capacity without any remarkable differences among them. Maybe the sewage sludge biochars have a bit better adsorption behavior in As5+ and Pb2+ than the biochars of rice husk because of their organic origin.

Περίληψη: Μη διαθέσιμο

Περίληψη: Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή ερευνάται η απομάκρυνση ιόντων συγκεκριμένων μετάλλων, χαλκού (Cu2+) και μολύβδου (Pb2+), από υδατικά διαλύματα χρησιμοποιώντας βιοεξανθράκωμα (biochar) σε πειράματα συνεχούς ροής. Το biochar προήλθε από πυρόλυση αποβλήτου χρησιμοποιημένου καφέ σε θερμοκρασία 600ο C. Αρχικά, για το υλικό που χρησιμοποιήθηκε έγιναν πειράματα χαρακτηρισμού, με σκοπό να κατανοηθούν οι ιδιότητές του για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων των πειραμάτων συνεχούς ροής. Το υλικό αυτό αξιολογήθηκε ως προς το pH του, τη στοιχειακή του ανάλυση, τη θερμογόνο δύναμη και το σημείο μηδενικού φορτίου του. Ακόμα, έλαβαν χώρα μετρήσεις ορυκτολογικής ανάλυσης (XRD) και ειδικής επιφάνειας (ΒΕΤ). Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν πειράματα συνεχούς ροής με διάρκεια 56 h υπό σταθερή θερμοκρασία με τη βοήθεια στηλών. Ως ροφητικό υλικό στις στήλες χρησιμοποιήθηκε το biochar, ενώ τα υδατικά διαλύματα που διέρχονταν από αυτές, περιείχαν χαλκό και μόλυβδο. Σκοπός αυτών των πειραμάτων ήταν να προσδιοριστεί το χρονικό διάστημα που το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει χωρίς να επέλθει κορεσμός κάτω από διαφορετικές συνθήκες. Έτσι, μελετήθηκε η επίδραση διαφορετικών τιμών pH, διαφορετικών αρχικών συγκεντρώσεων και διαφορετικών ρυθμών ροής στη ρόφηση και απομάκρυνση των συγκεκριμένων μετάλλων. Η επίδραση του pH, η οποία μελετήθηκε σε τιμές pH=2 & 5, έδειξε ότι η ικανότητα ρόφησης των μετάλλων παρείχε ικανοποιητικά αποτελέσματα στη χαμηλή τιμή pH για το εξεταζόμενο χρονικό διάστημα. Έπειτα, με τη μελέτη του ρυθμού ροής, σε δύο διαφορετικές τιμές ίσες με 0.5 & 4 mL/min, διαπιστώθηκε ότι πλήρης ρόφηση πραγματοποιήθηκε σε αργούς ρυθμούς, καθώς το διάλυμα παρέμεινε περισσότερο χρόνο στη στήλη. Οι αρχικές συγκεντρώσεις των διαλυμάτων που χρησιμοποιήθηκαν είχαν τιμές 0.5 – 2 mmol/L. Η μοντελοποίηση των πειραματικών δεδομένων που ακολούθησε είχε στόχο να περιγράψει την απόδοση της στήλης και να προσδιορίσει το καλύτερο μοντέλο για την πρόβλεψη της δυναμικής συμπεριφοράς του συστήματος. Μελετήθηκαν τα μοντέλα του Thomas, του Adams-Bohart και του Yoon-Nelson, παρέχοντας διαφορετικά αποτελέσματα το καθένα. Διαπιστώθηκε ότι το μοντέλο του Thomas αντιπροσωπεύει καλύτερα τα πειραματικά δεδομένα, χωρίς όμως να τα ικανοποιεί πλήρως. Τα άλλα δύο μοντέλα δεν παρείχαν υψηλές τιμές συντελεστών συσχέτισης, χαρακτηρίζοντας τα ως μη ικανοποιητικά για την περιγραφή των πειραματικών δεδομένων. Τέλος, συνοψίζοντας η διερεύνηση της απομάκρυνσης ιόντων χαλκού και μολύβδου από biochar έδειξε ότι καλύτερα αποτελέσματα επιφέρουν οι χαμηλότερες τιμές pH καθώς και οι χαμηλότεροι ρυθμοί ροής των διαλυμάτων.

Περίληψη: Μη διαθέσιμο

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization

Περίληψη: Μη διαθέσιμο

Περίληψη: Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή μελετάται η αντιβιοτική ουσία κεφτριαξόνη (ceftriaxone) η οποία ανήκει στην τάξη των β-λακταμικών αντιβιοτικών και στην υπο-κατηγορία των κεφαλοσπορινών. Συγκεκριμένα μελετάται η φωτοχημική της διάσπαση υπό την επίδραση υπεριώδους ακτινοβολίας μήκους κύματος 254nm (UV-C ακτινοβολία) σε υδατικά διαλύματα, απουσία και παρουσία χημικών οξειδωτικών αντιδραστηρίων (Η2Ο2 ή S2 O8^(2-)) σε υδατικά διαλύματα και σε υδατικές μήτρες. Ο αντιδραστήρας που χρησιμοποιήθηκε για την διεξαγωγή των πειραμάτων ήταν διαλείποντος έργου (batch reactor), χωρητικότητας 450ml, με ανακυκλοφορία νερού για διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας περιβάλλοντος και τα υδατικά διαλύματα βρίσκονταν σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα. Τα δείγματα λήφθηκαν για τον προσδιορισμό της υπολειμματικής συγκέντρωσης των οργανικών ενώσεων, των οξειδωτικών και του ολικού οργανικού άνθρακα του εκάστοτε υδατικού διαλύματος. Κατά τη διεξαγωγή των πειραμάτων μελετήθηκε αρχικά, η άμεση φωτόλυση του αντιβιοτικού υπό υπεριώδη ακτινοβολία (254nm) σε διάφορες αρχικές συγκεντρώσεις εύρους 0,45-22,7μmol/L. Η αντίδραση αυτή, στα πρώτα δευτερόλεπτα εμφανίζει πολύ γρήγορο ρυθμό αποδόμησης, ο οποίος φαίνεται να ακολουθεί κινητική 2ης τάξης παρόλο που διαγραμματικά φαίνεται ανεξάρτητος της αρχικής συγκέντρωσης του αντιβιοτικού. Σε επιπλέον πειράματα, μελετήθηκε η επίδραση του pH σε εύρος 5-9 στην άμεση φωτόλυση του ceftriaxone και βρέθηκε ότι επηρεάζει σε μικρό βαθμό την αντίδραση. Επίσης, διερευνήθηκε η επίδραση της υδατικής μήτρας (απόβλητο, φρέσκα και υδρολυμένα συνθετικά ούρα) στην φωτόλυση του συγκεκριμένου αντιβιοτικού και παρατηρήθηκε μία μικρή επιβράδυνση στο ρυθμό της φωτόλυσης στο απόβλητο, πιθανώς λόγω των συστατικών του. Τέλος, παρατηρήθηκε ότι η συγκέντρωση του ολικού οργανικού άνθρακα παρέμενε σταθερή στη διάρκεια των πειραμάτων. Για την μελέτη της έμμεσης φωτόλυσης του ceftriaxone πραγματοποιήθηκαν πειράματα παρουσία υπεροξειδίου του υδρογόνου, Η2Ο2 και υπερθειικού ανιόντος, S_2 O_8^(2-). Κατά την ακτινοβόληση παρουσία του πρώτου οξειδωτικού παρατηρήθηκε αύξηση του ρυθμού φωτόλυσης τόσο στα υδατικά διαλύματα υπερκάθαρου νερού όσο και στις υδατικές μήτρες, με μείωση του ολικού οργανικού άνθρακα 20-25%. Ακόμα πιο γρήγοροι ρυθμοί αντίδρασης σημειώθηκαν με την προσθήκη του υπερθειικού ανιόντος στα υδατικά διαλύματα και στις υδατικές μήτρες, με παράλληλη μείωση της συγκέντρωσης του ολικού οργανικού άνθρακα μέχρι και 99,7%, δηλαδή σχεδόν πλήρης ανοργανοποίηση του διαλύματος.

Περίληψη: Η ραγδαία αύξηση του ρυθμού κατανάλωσης φαρμακευτικών σκευασμάτων, και ιδίως αντιβιοτικών, έχει ως συνέπεια την συνεχόμενη απόρριψη των ουσιών αυτών στο περιβάλλον. Η κατάληξή τους σε διάφορες υδατικές μήτρες, όπως τα επιφανειακά και υπόγεια νερά, εντείνει την παγκόσμια ανησυχία για τις επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία και αυξάνει το επιστημονικό ενδιαφέρον για την ανακάλυψη μεθόδων αποτελεσματικών για την απομάκρυνσή τους. Οι προηγμένες διεργασίες οξείδωσης (advanced oxidation processes, AOPs) αποτελούν μια σειρά από καινοτόμες διεργασίες, οι οποίες είναι φιλικές προς το περιβάλλον. Η εφαρμογή τους τις τελευταίες δεκαετίες στην επεξεργασία νερού και υγρών αποβλήτων εμφανίζει επιτυχή αποτελέσματα, τόσο στη διάσπαση βλαβερών και τοξικών ουσιών όσο και στην απομάκρυνση φαρμακευτικών σκευασμάτων. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται η εφαρμογή μιας από τις πιο δημοφιλείς προηγμένες διεργασίες οξείδωσης, της φωτοκατάλυσης, για την απομάκρυνση του αντιβιοτικού σουλφαμεθοξαζόλης (SMX) σε υδατικά διαλύματα. Ως φωτοκαταλυτικό μέσο χρησιμοποιήθηκε ο ημιαγωγός TiO2 και μια σειρά από εμπλουτισμένους φωτοκαταλύτες που παρασκευάστηκαν γι’ αυτό το σκοπό. Οι καταλύτες παρασκευάστηκαν με την υδροθερμική μέθοδο κι είχαν ως βάση μια πρόδρομη ένωση του TiO2. Οι προσμίξεις που περιείχαν ήταν βόριο (Β – TiO2), άργυρος (Ag – TiO2), καθώς και ο συνδυασμός τους (Β – Ag – TiO2 ). Σκοπός των πειραμάτων ήταν η μελέτη της απόδοσης των συνθετικών φωτοκαταλυτών για τη διάσπαση του SMX, καθώς και η σύγκριση των αποτελεσμάτων με τον εμπορικά διαθέσιμο καταλύτη Degussa P25. Η σύνθεση των φωτοκαταλυτών στόχευε, επίσης, στην απορρόφηση ακτινοβολίας και ενεργοποίησή τους, τόσο στο υπεριώδες όσο και στο ορατό φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Από τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν προέκυψε ότι το SMX είναι μια αρκετά σταθερή ουσία, η οποία δεν διασπάται εύκολα. Η εν λόγω ουσία δεν φωτολύεται στο ορατό, ενώ υπό την επίδραση προσομοιωμένης ηλιακής ακτινοβολίας εμφανίζει διάσπαση περίπου 50% μετά την πάροδο τριών ωρών ακτινοβόλησης. Στο σύνολο των φωτοκαταλυτών που χρησιμοποιήθηκαν στα πειράματα, ο Degussa P25 είχε τα καλύτερα αποτελέσματα απομάκρυνσης του SMX, επιτυγχάνοντας υπό την επίδραση προσομοιωμένης ηλιακής ακτινοβολίας πλήρη απομάκρυνση της ουσίας σε 60 λεπτά και υπό την επίδραση ορατού φωτός απομάκρυνση της τάξης του 80% σε διάρκεια τεσσάρων ωρών. Από τους συνθετικούς φωτοκαταλύτες καλύτερος αποδείχτηκε εκείνος που ενισχύθηκε με βόριο σε ποσοστό 5%, τόσο υπό την επίδραση προσομοιωμένης ηλιακής ακτινοβολίας όσο και υπό την επίδραση ορατής ακτινοβολίας, συντελώντας στη διάσπαση της φαρμακευτικής ουσίας κατά περίπου 70% και 40%, αντίστοιχα . Ως κατακλείδα, όλοι οι φωτοκαταλύτες εμφάνισαν δραστικότητα ως προς την απομάκρυνση του SMX, τόσο υπό την επίδραση προσομοιωμένης ηλιακής ακτινοβολίας όσο και υπό την επίδραση ορατής ακτινοβολίας. Τα αποτελέσματα είναι ενδιαφέροντα, ωστόσο το όλο θέμα χρήζει περαιτέρω διερεύνησης για τη βελτιστοποίηση της σύνθεσης των φωτοκαταλυτών.

Περίληψη: Οι συμβατικές εγκαταστάσεις επεξεργασίας υγρών αποβλήτων δεν είναι ικανές να αποδομήσουν πλήρως τους επίμονους οργανικούς μικρορύπους με αποτέλεσμα ένα σημαντικό ποσοστό αυτών να συσσωρεύεται συνεχώς στο περιβάλλον. Η κατηγορία αυτών των μικρορύπων συμπεριλαμβάνει φυσικές και συνθετικές ορμόνες, συνθετικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται ως πλαστικοποιητές, επιβραδυντικά φλόγας, επιφανειοδραστικά, φυτοφάρμακα, φάρμακα και προϊόντα προσωπικής περιποίησης (PPCPs). Οι ενώσεις αυτές, αν και εμφανίζονται στους υδάτινους αποδέκτες σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις (ng/L- μg/L), μπορούν να προκαλέσουν αρνητικές επιπτώσεις (π.χ. τοξικότητα και ενδοκρινικές διαταραχές) στους οργανισμούς. Είναι λοιπόν επιτακτική η ανάγκη ανάπτυξης νέων αποδοτικών και φιλικών προς το περιβάλλον τεχνολογιών, για την καταστροφή των επίμονων οργανικών μικρορύπων που συναντώνται στους υδάτινους αποδέκτες. Μια πολλά υποσχόμενη διεργασία στην κατεύθυνση αυτή είναι η ετερογενής φωτοκατάλυση, η οποία είναι φιλική προς το περιβάλλον, ενώ με την επιλογή κατάλληλου καταλύτη μπορεί να αξιοποιήσει την ηλιακή ακτινοβολία, μειώνοντας σημαντικά το κόστος σε εφαρμογές μεγάλης κλίμακας. Η σύνθεση καταλυτών με απόκριση στην ορατή ακτινοβολία αποτελεί, σήμερα, έναν από τους πλέον ενεργούς ερευνητικούς τομείς στην περιοχή της ετερογενούς φωτοκατάλυσης. Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η σύνθεση καταλυτών ενισχυμένων με άζωτο και άργυρο, ο χαρακτηρισμός τους, και η διερεύνηση της φωτοκαταλυτικής τους ενεργότητας σε μίγμα επιλεγμένων επίμονων οργανικών μικρορύπων με χρήση ηλιακής ακτινοβολίας. Στο πρώτο μέρος της διατριβής, παρασκευάστηκαν τρείς σειρές καταλυτών TiO2 ενισχυμένοι με άζωτο ή άργυρο, ακολουθώντας τρεις διαφορετικές μεθόδους, οι οποίες βασίζονται στην τεχνική λύματος- πηκτώματος (sol- gel). Η ενίσχυση των καταλυτών με άζωτο πραγματοποιήθηκε με χρήση τριών διαφορετικών πρόδρομων ενώσεων αζώτου, και συγκεκριμένα αμμωνίας (N-TiO2 (NH3)), τριαιθυλαμίνης (N-TiO2 (ΤΕΑ)) και ουρίας (N-TiO2 (Urea)). Οι καταλύτες χαρακτηρίστηκαν με χρήση των τεχνικών περίθλασης ακτίνων Χ (XRD), φυσικής ρόφησης αζώτου (BET) και φασματοσκοπίας διάχυτης ανάκλασης (DRS). Βρέθηκε ότι η φάση που κυριαρχεί σε όλους τους καταλύτες είναι αυτή του ανατάση, με εξαίρεση τον καταλύτη N-TiO2 (NH3) για τον οποίο ανιχνεύτηκε και η φάση του ρουτιλίου σε ποσοστό ~10%, καθώς και τους καταλύτες TiO2 (Μ1), N-TiO2 (Urea) (Μ1), TiO2 (Μ2), οι οποίοι περιλαμβάνουν τη φάση του μπρουκίτη σε ποσοστά που 7%, 5% και 24%, αντίστοιχα. Επίσης παρατηρήθηκε ότι ενίσχυση του TiO2 είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση του μέσου μεγέθους των κρυσταλλιτών και κατά συνέπεια τη μείωση της ειδικής επιφάνειας τους. Τέλος τα αποτελέσματα φασματοσκοπίας διάχυτης ανάκλασης έδειξαν μία μικρή μετατόπιση προς μεγαλύτερα μήκη κύματος για τους περισσότερους ενισχυμένους καταλύτες, η οποία συνοδεύτηκε από μείωση του ενεργειακού χάσματος των καταλυτών από ~3,24 eV, για τα μη ενισχυμένα δείγματα, σε ~3,04 eV για τους ενισχυμένους με άζωτο και άργυρο φωτοκαταλύτες. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας εργασίας, μελετήθηκε η καταλυτική συμπεριφορά επιλεγμένων καταλυτών για τη φωτοκαταλυτική διάσπαση επίμονων οργανικών μικρορύπων με χρήση ηλιακής ακτινοβολίας. Οι οργανικοί μικρορύποι που μελετήθηκαν ήταν η 2,4- dichlorophenol (2,4-DCP), η Bisphenol A (BPA), η Carbamazepine (CBZ), η Androsterone (ADT), η Estrone (E1) και η 17α- ethinylestradiol (EE2). Η ποιοτική και ποσοτική ανίχνευση των μικρορύπων έγινε με τη συνδυασμένη χρήση των τεχνικών μικροεκχύλυσης στερεάς φάσης (Solid Phase MicroExtraction, SPME) και αέριας χρωματογραφίας/φασματομετρία μάζας (GC-MS). Αρχικά εξετάστηκε η ικανότητα των ουσιών να διασπώνται απουσία καταλύτη, με χρήση ηλιακής ακτινοβολίας (φωτόλυση), καθώς και η προσροφητική ικανότητα των ουσιών στην επιφάνεια του καταλύτη απουσία ακτινοβολίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι ενώσεις 2,4-DCP, BPA και EE2 είναι πολύ σταθερές και δεν επηρεάζονται από την ηλιακή ακτινοβολία απουσία καταλύτη. Αντίθετα, οι ενώσεις CBZ, E1 και ADT παρουσίασαν ένα μικρό ποσοστό αποδόμησης (

Διπλωματική εργασία Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization

Περίληψη: Μη διαθέσιμο

Περίληψη: Αντικείμενο της παρούσας μελέτης είναι η αξιολόγηση της χρήσης των υπολειμμάτων σφαγείου ως υποστρώματα για αναερόβια χώνευση με στόχο την παραγωγή μεθανίου. Για τον σκοπό αυτό, αρχικά εκτιμήθηκε το βιοχημικό δυναμικό μεθανίου διαφορετικών υπολειμμάτων σφαγείου, τα οποία σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Κανονισμό ΕΚ 1069/2009, κατατάσσονται στις Κατηγορίες 2 και 3. Οι παραπάνω δοκιμές, που διήρκησαν 30 ημέρες, διεξήχθησαν υπό μεσόφιλες συνθήκες (35 °C) σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου ονομαστικού όγκου 250 mL και λειτουργικού όγκου 100 mL. Ως εμβόλιο χρησιμοποιήθηκε ιλύς προερχόμενη από αναερόβιο μεσοφιλικό χωνευτήρα Εγκατάστασης Επεξεργασίας Αστικών Λυμάτων. Το εμβόλιο αναμείχθηκε με τα υποστρώματα διατηρώντας σταθερό το λόγο, υπόστρωμα/εμβόλιο (Substrate/Inoculum Rate, SIR) και ίσο με 0,25, βάσει πτητικών στερεών. Οι παραπάνω δοκιμές κατέδειξαν ότι τα δείγματα μαστών και γεννητικών οργάνων (SH3), ουροδόχων κύστεων και εντέρων (SH5) και στομάχων και προστομάχων (SH1) οδήγησαν στην παραγωγή μεγαλύτερων ποσοτήτων μεθανίου με τιμές απόδοσης ίσες με 815, 787 και 759 mLCH4STP/gVS, αντίστοιχα. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η δυνατότητα εφαρμογής της αναερόβιας συν-χώνευσης των υπολειμμάτων σφαγείου που κατέδειξαν τα υψηλότερα βιοχημικά δυναμικά μεθανίου με δύο αγροτοβιομηχανικά υπολείμματα, πιο συγκεκριμένα φλούδες πορτοκαλιού και φύλλα ελιάς. Οι δοκιμές αναερόβια συν-χώνευσης διεξήχθησαν σε μεσόφιλες συνθήκες (35 °C) και σε αντιδραστήρες ημι-συνεχούς λειτουργίας. Σκοπός αυτών των δοκιμών ήταν να διερευνηθεί η επίδραση της μεταβολής του ρυθμού οργανικής φόρτισης (Organic Loading Rate, ΟLR) στην απόδοση της παραγωγής μεθανίου. Η πειραματική διαδικασία, συν τοις άλλοις, προέβλεπε τον προσδιορισμό των κύριων χαρακτηριστικών των υπό μελέτη υπολειμμάτων σφαγείου, συμπεριλαμβανομένων των ολικών και πτητικών στερεών, της στοιχειακής ανάλυσης, της θερμογόνου δύναμης, της σύστασης σε μη διαλυτές ίνες και του περιεχομένου σε εξαγώγιμη ύλη με εξάνιο. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών σε ημι-συνεχείς συνθήκες, μέγιστες ειδικές αποδόσεις μεθανίου, μεταξύ 253 - 727 mLCH4/gVSfed ελήφθησαν από τα διάφορα μίγματα αποβλήτων, όταν η τροφοδοσία πραγματοποιούταν με OLR 0,8 gVS/L/d. Επιπλέον, η παραγωγή μεθανίου από τη συν-χώνευση των υπολειμμάτων σφαγείου με φλούδες πορτοκαλιού έδειξε καλύτερα αποτελέσματα από την αντίστοιχη συν-χώνευση με φύλλα ελιάς. Η μόνη περίπτωση στην οποία παρατηρήθηκαν φαινόμενα αναστολής της μεθανιογένεσης λόγω αυξημένης συγκέντρωσης αμμωνίας ήταν η δοκιμή που τροφοδοτούταν με μίγμα δείγματος SH3 και φλουδών πορτοκαλιού, στο μέγιστο ρυθμό τροφοδοσίας. Η αναστολή αυτή αποδόθηκε σε ακατάλληλο λόγο C/N του υποστρώματος. Summarization: The objective of the present study is to evaluate the use of slaughterhouse residues as substrates for anaerobic digestion, aiming at methane production. To this purpose, the biochemical methane potential of slaughterhouse residues of Category 2 and 3, according to European Regulation EC 1069/2009, was initially determined. These assays lasted 30 days and were conducted under mesophilic conditions (35 °C) in batch reactors with nominal volume of 250 mL and working volume of 100 mL. The inoculum used for these assays consisted of anaerobic sludge originating from the anaerobic digesters of the Municipal Wastewater Treatment Plant of Chania. The inoculum was mixed with the substrates, keeping a constant, Substrate/Inoculum Ratio (SIR) equal to 0,25, on volatile solid basis. The above mentioned assays showed that using the sample containing breasts and reproductive organs (SH3), bladders and intestine (SH5) and stomach and rumen (SH1), led to the production of larger methane quantities, yielding 815, 787 and 759 mLCH4STP/gVS, respectively. Subsequently, the applicability of anaerobic co-digestion of the types of slaughterhouse waste which showed higher dynamic biochemical methane potentials, with two agro-residues, particularly orange peel and olive leaves was studied. Anaerobic co-digestion assays were carried out in semi-continuously operated reactors under mesophilic conditions (35°C). The effect of the variation in Organic Loading Rate (OLR) on methane production was investigated. During the experimental procedure, the main characteristics of the collected samples, including total and volatile solids contents, elemental composition, pH, higher calorific value, fiber composition and crude fat content, were also determined. According to the results of the semi-continuous assays, maximum methane yields between 253 - 727 mLCH4/gVSfed were obtained from different waste mixtures, when the feeding took place with an OLR of 0,8 gVS/L/d. Moreover, methane production from the co-digestion of slaughterhouse by-products with orange peels showed better results than the co-digestion with olive leaves. The only case in which methanogenesis inhibition phenomena were observed, due to increased ammonia concentrations, was the assay being fed with a mixture of SH3 and orange peels, at the highest OLR. This inhibition phenomenon was attributed to an inappropriate C/N ratio.

Περίληψη: Οι Προηγμένες Διεργασίες Οξείδωσης (Advanced Oxidation Processes, AOPs) είναι καινοτόμες χημικές οξειδωτικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία αστικών και βιομηχανικών υγρών αποβλήτων. Η εφαρμογή τους αποσκοπεί στην οξείδωση οργανικών και ανόργανων ρύπων, καθώς και στην αδρανοποίηση παθογόνων μικροοργανισμών (ιών, βακτηρίων). Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρατηρούμε, καταγράφουμε και αποδίδουμε την επίδραση τριών οξειδωτικών διεργασιών – της οζόνωσης, της φωτοκατάλυσης με TiO2 και της ηλεκτροχημικής οξείδωσης με ηλεκτρόδιο Boron – Doped Diamond (BDD) – στο οργανικό φορτίο της εκροής της βιολογικής επεξεργασίας (EfOM). Η δειγματοληψία έγινε από τη δεξαμενή της δευτεροβάθμιας καθίζησης του βιολογικού καθαρισμού του Πολυτεχνείου Κρήτης. Το EfOM είναι ένα κλάσμα εκ φύσεως πολύπλοκο, καθώς αποτελείται από ενώσεις χημικής και βιολογικής προέλευσης (κυρίως κολλοειδή και διαλυτές ουσίες). Στο πρώτο κεφάλαιο, σε καθαρά θεωρητική βάση, επιχειρούμε μια ταξινόμηση των συστατικών του καθώς επίσης μελετούμε την επίδραση της οξείδωσης σε χημικές και βιολογικές ενώσεις που συναντούνται σε αυτό. Το πειραματικό κομμάτι αφορά στην καταγραφή της επίδρασης των οξειδωτικών διεργασιών κυρίως στο κλάσμα του Διαλυμένου Οργανικού Άνθρακα (DOC) με επιστράτευση του Αναλυτή Οργανικού Άνθρακα και οξίνιση των δειγμάτων με διάλυμα HCl 2N 1%. Κατά την οξείδωση με όζον, πέραν του DOC – το οποίο μελετήσαμε με βάση τη δόση όζοντος και το χρόνο επαφής – ελέγξαμε την επίδραση του όζοντος σε φυσικοχημικές παραμέτρους όπως το pH, το Χημικώς Απαιτούμενο Οξυγόνο (COD, απορρόφηση στα 420 nm), θερμοκρασία, χρόνος επαφής, καθώς επίσης μελετήσαμε τη διακύμανση της απορρόφησης στα 254 nm (χρήση φασματοφωτομετρίας). Τέλος, με αναλυτικές μεθόδους (Indigo Calorimetric Method, τιτλοδότηση με Na2S2O3 0,1N) προσδιορίσαμε το υπολειμματικό όζον και τη δόση του όζοντος. Η μέγιστη απομάκρυνση του DOC (5,34%) παρατηρήθηκε στα 10 min για υψηλή δόση όζοντος (2,05 mg/L). Για το COD η μέγιστη απομάκρυνση επετεύχθη στα 5 min (40%) για χαμηλή δόση όζοντος (0,44 mgO3/mgDOC) και η μέγιστη απορρόφηση στα 254 nm (58,8%) μετά από 20 min οζόνωσης. Αξίζει να τονίσουμε ότι οι συγκεντρώσεις του υπολειμματικού όζοντος ήταν πολύ χαμηλές. Στα πειράματα της φωτοκατάλυσης χρησιμοποιήσαμε δύο διαφορετικές συγκεντρώσεις καταλύτη TiO2 Degussa P25 – 0,5 και 1,0 g/L – και πηγή ακτινοβολίας λάμπα UV – A. Οι παράμετροι ενδιαφέροντος ήταν το DOC, το COD και το pH σε σχέση με το χρόνο επαφής και τη συγκέντρωση του καταλύτη. Η μέγιστη απομάκρυνση των παραμέτρων DOC (36,1%) και COD (75%) επετεύχθη στα 20 min για συγκέντρωση καταλύτη 0,5 g/L. Το pH ήταν σταθερό με το χρόνο και έγινε ελαφρώς πιο βασικό στους χρόνους που είχαμε τη μέγιστη απομάκρυνση των DOC, COD. Κατά την οξείδωση με ηλεκτρόδιο BDD (Diacell) μελετήσαμε την επίδραση της οξείδωσης στο DOC αναφορικά με το χρόνο επαφής και την ένταση του ρεύματος. Επιπλέον, καταγράψαμε τις διακυμάνσεις στο pH και στην αγωγιμότητα. Η μέγιστη απομάκρυνση του DOC (19,1%) καταγράφηκε μετά από 6 h εφαρμογής της ηλεκτροχημικής οξείδωσης για χαμηλές τιμές της έντασης του ρεύματος (1,14 – 1,23 Α). Το pH ήταν σχετικά σταθερό, ελαφρώς βασικό και η αγωγιμότητα ελαττωνόταν με το χρόνο (737 μS/cm στις 6 h). Εν κατακλείδι, συμπεραίνουμε ότι η φωτοκατάλυση υπερέχει έναντι των άλλων δύο διεργασιών ως προς την οξείδωση του EfOM.

Περίληψη: Στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η αποτελεσματικότητα ορισμένων Θρεπτικών ουσιών και παραγόντων βιοαποικοδόμησης στην βιοδιάσπαση πετρελαιοκηλίδων. Η βιοαποικοδόμηση των πετρελαιοκηλίδων μπορεί να επιτευχθεί με την χρήση κατάλληλων θρεπτικών υλικών (πηγές αζώτου και φωσφόρου) που στόχο έχουν την διέγερση των αυτόχθονων μικροοργανισμών που αναπτύσσονται στην διεπιφάνεια ύδατος-πετρελαίου. Ωστόσο η χρήση των ενίοτε υδατοδιαλυτών λιπασμάτων όπως είναι τα άλατα φωσφόρου και αζώτου παρουσιάζει το πρόβλημα της γρήγορης έκπλυσης τους μέσα στο θαλάσσιο περιβάλλον δημιουργώντας έτσι περαιτέρω περιβαλλοντικά προβλήματα. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος εξετάζεται η χρήση λιπόφιλων φυσικών λιπασμάτων (ουρικό οξύ, λεκιθίνη) που είναι βραδείας διάλυσης και λιπόφιλα λιπάσματα τα οποία δρουν στην διεπιφάνεια ύδατος-πετρελαίου. Η δράση τους αυτή μπορεί να ενισχυθεί με την χρήση επιφανειοδραστικών ουσιών βιολογικής προέλευσης (biosurfactants) όπως είναι τα ραμνολιπίδια (rhamnolipids). Η σύζευξη των λιπόφιλων λιπασμάτων και των επιφανειοδραστικών ουσιών βοηθούν στην διασκόρπιση της πετρελαιοκηλίδας αυξάνοντας έτσι τη διεπιφάνεια ύδατος-πετρελαίου και άρα την περιοχή δράσης των μικροοργανισμών. Οι βιολογικές αυτές επιφανειοδραστικές ουσίες προτιμώνται έναντι των χημικών διότι είναι πολύ λιγότερο τοξικές και πολύ ευκολότερα αποικοδομήσιμες. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η δράση αυτών των λιπόφιλων λιπασμάτων με ή χωρίς την προσθήκη βιολογικών επιφανειοδραστικών ουσιών όσο αφορά τον βαθμό αποικοδόμησης σε σχέση με ένα εμπορικό παράγοντα βιοεξυγίανσης (bioremediation agent) τον S-200. Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για την εξέταση των παραγόντων βιοεξυγίανσης βασίζεται στο τροποποιημένο πρωτόκολλο δοκιμής της αποτελεσματικότητας των παραγόντων βιοεξυγίανσης της EPA (40 CFR Ch. I, Pt 300, App. C). Το πρωτόκολλο αυτό σχεδιάστηκε για να καθορίσει την ικανότητα ενός προϊόντος να βιοαποικοδομήσει το πετρέλαιο ποσοτικοποιώντας τις αλλαγές στη σύνθεση του πετρελαίου ως αποτέλεσμα της βιοδιάσπασης. Το πρωτόκολλο εξετάζει τη μικροβιακή δραστηριότητα με την Ανάλυση του πιο Πιθανού Αριθμού (Most Propable Number) και ποσοτικοποιεί την απομάκρυνση των κορεσμένων υδρογονανθράκων και των πολυαρωματικών αρωματικών υδρογονανθράκων (PAHs) με τη χρήση GC-MS. Summarization: In this study the effectiveness of certain nutrients and bioremediation agents on the bioremediation of oil spills was examined. Bioremediation of crude oil hydrocarbons is achieved by the application of certain amounts of nutrients (sources of nitrogen and phosphorous). These nutrients stimulate the indigenous microorganisms which are located at the interface of water-crude oil. The supply of these two essential elements as water-soluble salts of nitrogen and phosphorous presents several problems. These include the rapid dilution of the salts in the large volumes of polluted water and the increase in concentration of mobile nitrogen which creates further environmental problems. To overcome these problems the use of hydrophobic sources of nitrogen (uric acid) and phosphorous (lecithin) acting at the interface of water-crude oil is investigated. Their activity is enhanced by the use of biosurfactants. Biosurfactants are heterogeneous group of surface active molecules produced by microorganisms, which can disperse oil spills and increase the interface of water-crude oil thus permit microorganisms to grow on a greater area. Biosurfactants are more preferable than chemical dispersants because they are less toxic and more easily biodegradable. The effects of the lipophilic fertilizers with or without biosurfactants on the degradation of crude oil hydrocarbons are examined. These effects are also compared with the degradation that is achieved by commercial bioremediation agents like S-200. The method which has been used for the evaluation of these bioremediation agents is based on a modified bioremediation agent effectiveness testing protocol by EPA (40 CFR Ch. I, Pt 300, App. C). This protocol was designed to determine a product’s ability to biodegrade oil by quantifying changes in the oil composition resulting from biodegradation. The protocol tests for microbial activity by Most Probable Number (MPN) determination and quantifies the disappearance of saturated hydrocarbons and polynuclear aromatic hydrocarbons (PAHs) by GC-MS analysis.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία χρησιμοποιήθηκε κομπόστ το οποίο συλλέχθηκε από την ΔΕΔΙΣΑ Χανίων, καθώς και βιοεξανθράκωμα που παράχθηκε από κόμποστ μέσω της διεργασίας της πυρόλυσης στους 300οC για 4h. Συγκεκριμένα, εξετάστηκε η επίδραση στην καλλιέργεια μαρουλιού Lactuca Sativa με την εφαρμογή των δύο εδαφοβελτιωτικών σε καλλιεργήσιμο χώμα σε αναλογίες 1%, 2,5% και 5%. Μελετήθηκαν 10 μεταχειρίσεις όπου η καθεμία είχε 4 επαναλήψεις. Συνολικά εγκαταστάθηκαν 40 πλαστικά δοχεία ίδιου μεγέθους και έγινε η φύτευση των μαρουλιών. Οι μεταχειρίσεις ήταν ο μάρτυρας (soil), δοχείο με κόμποστ σε αναλογίες 1%, 2,5% και 5 %, δοχείο με βιοεξανθράκωμα από κόμποστ σε αναλογίες 1%, 2,5% και 5% και συνδυασμός βιοεξανθρακώματος και κόμποστ σε αναλογίες 1%, 2,5% και 5%. Η καλλιέργεια διήρκησε 40 μέρες. Πότισμα με πόσιμο νερό βρύσης λάμβανε χώρα 2 φορές την μέρα (πρωί και απόγευμα) εξαιτίας των υψηλών θερμοκρασιών που επικρατούσαν. Καθ’ όλη τη διάρκεια της καλλιέργειας πραγματοποιήθηκαν 3 μετρήσεις των μεταβολών ύψους των κορμών και του συνολικού αριθμού φύλλων. Μετά τη συγκομιδή πραγματοποιήθηκε ο διαχωρισμός κορμού και ρίζας σε όλα τα φυτά για τη διεξαγωγή αναλύσεων. Αρχικά έγινε ο χαρακτηρισμός στο χώμα και στη συνέχεια στα δυο εδαφοβελτιωτικά καθώς και σε όλα τα εδαφικά δείγματα των μεταχειρίσεων ως προς το pΗ, την αγωγιμότητα, κατιοντοανταλλακτική ικανότητα, τις συγκεντρώσεις διαθέσιμου φωσφόρου, αμμωνιακών και νιτρικών, βαρέων μετάλλων κ.α. Στους φυτικούς ιστούς πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις για τις συγκεντρώσεις ολικού φωσφόρου και αζώτου και έγινε σύγκριση με τα ξηρά βάρη τους. Τέλος έγινε ο προσδιορισμός μετάλλων στα αρχικά και τελικά εδαφικά δείγματα καθώς και στους φυτικούς ιστούς. Από τα αποτελέσματα που προέκυψαν παρατηρήθηκε ότι οι μεταχειρίσεις με αυτοτελή προσθήκη κόμποστ και ο μάρτυρας απέδωσαν καλύτερα στην καλλιέργεια για την ανάπτυξη των φυτών, το οποίο ίσως οφείλεται στο υπάρχων πλούσιο οργανικό έδαφος και στην αρχική βιομάζα κόμποστ η οποία δεν χρήζει περαιτέρω βελτίωσης., For the present thesis, biochar was used compost, which was then collected from DESIDA S.A in Chania, as well as biochar produced through the process of pyrolysis at 300οC for 4h. Specifically, the effect on the cultivation of Lactuca Sativa lettuce was examined by applying the two soil conditioners in arable soil in proportions of 1%, 2,5% and 5% respectively. 10 treatments were studied where each had 4 repetitions. A total of 40 plastic containers of the same size were installed and the lettuces were planted. The treatments were divided into 4 categories; the control (soil), compost in proportions of 1%, 2.5% and 5%, compost biochar in 1%, 2.5% and 5% and a combination of biochar and compost in dose of 1%, 2, 5% and 5%. The cultivation lasted 40 days. Was watered by potable tap water twice a day (morning and afternoon) due to the high temperatures. Throughout the cultivation, 3 measurements of changes in trunk height and total number of leaves were made. After harvesting, the rootstock was separated from all the plants to begin the analyses. First characterization was done of the soil and then of the two soil conditioners followed by analysis of all the soil samples of the treatments in terms of pH, electrical conductivity (EC), cation exchange capacity, concentrations of available phosphorus, ammonia and nitrates, heavy metals etc. In plants tissues, were made measurements analysis about the total phosphorus and nitrogen concentrations and were compared their dry weights. Finally, metals were identified in the initial and final soil as well as in plant tissues. The results showed that plants grown in the compost and control treatments performed better in terms of growth, which may be due to the existing rich organic soil and the original compost biomass which does not need improvement.

Περίληψη: Η ραγδαία αύξηση της παραγωγής Ηλεκτρικών και Ηλεκτρονικών Συσκευών έχει οδηγήσει σε αντίστοιχα ταχύτατη ανάπτυξη Αποβλήτων Ηλεκτρικού και Ηλεκτρονικού Εξοπλισμού (ΑΗΗΕ) και αναμένεται να παρουσιάσει εντονότερη αυξητική τάση τα αμέσως επόμενα έτη. Λόγω της πολύπλοκης σύνθεσής τους, της επικινδυνότητάς τους, της ταχείας αύξησης του όγκου τους και των σημαντικών επιπτώσεων που προκαλεί η παραγωγή τους στο περιβάλλον και εξαιτίας της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας, η διαχείριση των ΑΗΗΕ αποτελεί ένα σύγχρονο και πολυδιάστατο περιβαλλοντικό θέμα. Ο κύριος άξονας της εργασίας αφορά το μέταλλο ίνδιο και το μεταλλοειδές αρσενικό, και πως αυτά επηρεάζουν την τοξικότητα και την επικινδυνότητα των οθονών LCDs (Liquid Crystal Display). Οι οθόνες LCD, που είναι μια συνηθισμένη μορφή επίπεδης οθόνης, απαντάται σε τηλεοράσεις, ηλεκτρονικούς υπολογιστές, κινητά και πληθώρα άλλων συσκευών. Η σύστασή τους είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη μιας και απαρτίζονται από πολλές επικίνδυνες ουσίες, όπως το αρσενικό, αλλά και από πολύτιμες ουσίες, όπως το ίνδιο. Η διαχείρισή τους βρίσκεται ακόμα σε εξέλιξη, ενώ από έρευνες έχει διαπιστωθεί ότι η απομάκρυνση επικινδύνων ουσιών, η ανάκτηση πολύτιμων υλικών αλλά και η ανακύκλωση του γυαλιού των LCD πάνελ είναι προτιμητέες αλλά και εφαρμόσιμες διεργασίες υπό προϋποθέσεις. Ωστόσο για τα δύο μέταλλα που εξετάστηκαν δεν υφίσταται το ανάλογο νομοθετικό πλαίσιο, ούτε έχει γίνει εκτενής έρευνα. Έμφαση λοιπόν δίνεται αφενός στην διαχείριση, την ασφαλή εναπόθεση αλλά και τα επιτρεπτά όρια των ρυπογόνων ουσιών που εμπεριέχονται στις οθόνες γενικά, αλλά κυρίως στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του αρσενικού και του ινδίου και στην προσπάθεια αντικατάστασης του πρώτου και ανάκτησης του δεύτερου. Όλα αυτά κοινό στόχο έχουν να μειώσουν τους κινδύνους που απειλούν τόσο το περιβάλλον, όσο και την ανθρώπινη υγεία. Για το λόγο αυτό στα πλαίσια της εργασίας ακολουθήθηκε μια πειραματική διαδικασία και τα κατάλληλα βήματα για τη διαλογή και τον διαχωρισμό του γυαλιού (αποσυναρμολόγηση, τεμαχισμός, κονιορτοποίηση, χώνευση, ανάλυση) οθονών LCD από ηλεκτρονικές συσκευές που κυκλοφορούν σήμερα στην αγορά, με απώτερο στόχο να εξεταστούν οι συγκεντρώσεις του αρσενικού και του ινδίου.

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization

Περίληψη: Οι αλοβενζοκινόνες (halobenzoquinones) αποτελούν μια νέα ομάδα παραπροϊόντων απολύμανσης, τα οποία με τη σειρά τους ανήκουν στην ομάδα των αναδυόμενων ρυπαντών (emerging contaminants). Τέτοιες ενώσεις έχουν ανιχνευθεί σε πόσιμο νερό σε συγκεντρώσεις που κυμαίνονται από 4.5-275 ng/L ενώ πρόσφατα ανιχνεύθηκαν και σε νερά πισίνας. Η δημιουργία τους προέρχεται κατά την αντίδραση των απολυμαντικών μέσων με το φυσικό οργανικό υλικό που υπάρχει ήδη στο νερό, όπως προϊόντα προσωπικής φροντίδας, φαρμακευτικές ουσίες, φυτοφάρμακα καθώς τα περισσότερα από αυτά διαθέτουν αρωματικούς δακτυλίους που μπορούν γρήγορα να αντιδράσουν με οξειδωτικά όπως το χλώριο και το όζον και να παράγουν παραπροϊόντα. Η υπεριώδης ακτινοβολία αποτελεί έναν ευρέως χρησιμοποιούμενο τρόπο απολύμανσης νερού. Η υπεριώδης ακτινοβολία οδηγεί στη δημιουργία παραπροϊόντων απολύμανσης αλλά δύναται να οδηγήσει στην περεταίρω μετατροπή αυτών σε υδροξυλιομένα παραπροϊόντα, τα οποία μελετώνται τελευταία για την τοξικότητα και την τύχη τους στο περιβάλλον. Πρόσφατα ανιχνεύθηκε η ουσία 2,3-δίβρωμο-5,6-διμέθυλ-1,4-βενζοκινόνη (dibromo-dimethyl-benzoquinone) σε νερό πισίνας ως παραπροϊόν απολύμανσης. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η φωτολυτική τύχη της ουσίας 2,3-δίβρωμο-5,6-διμέθυλ-1,4-βενζοκινόνης σε διάφορα υδατικά δείγματα. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκε η επίδραση διαφόρων παραμέτρων στο ρυθμό φωτοδιάσπασης της ουσίας, παρουσία υπεριώδους ακτινοβολίας (UVC,254 nm, 2x18W). Οι παράμετροι που εξετάστηκαν ήταν το pH, η αρχική συγκέντρωση, η επίδραση βουτανόλης, η επίδραση νιτρικών ιόντων, χουμικών οξέων καθώς και η επίδραση NaCl 3.5%w:v. Ακόμα μελετήθηκε η επίδραση της υδατικής μήτρας στο ρυθμό φωτοδιάσπασης της ουσίας. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν υδατικά δείγματα από ποτάμι, θάλασσα και από το βιολογικό καθαρισμό της πόλης των Χανίων ως υδατικές μήτρες για τη φωτοδιάσπαση της βενζοκινόνης. Από την πειραματική διαδικασία προέκυψε ότι η επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας οδήγησε στη διάσπαση της 2,3-δίβρωμο-5,6-διμέθυλ-,4-βενζοκινόνης σε χρονικό διάστημα 45 λεπτών. Ο χρόνος ημιζωής υπολογίστηκε ότι είναι 8.37 λεπτά, στην περίπτωση της φωτόλυσης της ουσίας σε υπερκάθαρο νερό, με αρχική συγκέντρωση 50ppm. Ο ρυθμός φωτοδιάσπασης δεν επηρεάστηκε σημαντικά από τη μεταβολή του pH. Σε πολύ βασικό pH η ουσία διασπάστηκε πολύ γρήγορα, απουσία της υπεριώδους ακτινοβολίας, ενώ σε pH 7, υπολογίστηκε ο μικρότερος χρόνος ημιζωής. Επιπλέον, η αύξηση της αρχικής συγκέντρωσης της ουσίας οδήγησε στη μείωση του ρυθμού φωτοδιάσπασης. Η παρουσία νιτρικών ιόντων, βουτανόλης και αλατιού δεν επηρέασαν σημαντικά το ρυθμό φωτοαποδόμησης. Η προσθήκη χουμικών οξέων στην υδατική μήτρα καθυστέρησε σημαντικά το ρυθμό φωτοδιάσπασης της ουσίας, λόγω της απορρόφησης της ακτινοβολίας από τα χουμικά οξέα. Πιο συγκεκριμένα, στα 45 λεπτά ακτινοβόλισης η ουσία είχε απομακρυνθεί σε ποσοστό 40% παρουσία χουμικών οξέων. Τέλος, η σύσταση της υδατικής μήτρας φαίνεται να παίζει σημαντικό ρόλο στη φωτοδιάσπαση της ουσίας. Η ύπαρξη οργανικών και ανόργανων ενώσεων επηρεάζει τη φωτοαποδόμηση καθώς μεταβάλλεται η δόση της υπεριώδους ακτινοβολίας που απορροφάται από την ουσία. Στην περίπτωση του θαλασσινού νερού, η απομάκρυνση ήταν 50% σε χρόνο 45 λεπτών, 63% για το νερό από ποτάμι και 93% στο δείγμα νερού από το βιολογικό καθαρισμό. Κατά τη διεξαγωγή των πειραμάτων, τα χρωματογραφήματα από την ανάλυση στην υγρή χρωματογραφία, εμφάνισαν επιπλέον κορυφές σε ορισμένες περιπτώσεις, γεγονός που υποδεικνύει ότι η φωτόλυση της ουσίας μπορεί να οδηγεί στη δημιουργία άλλων ενώσεων-παραπροϊόντων. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία και με βάση τις χημικές ιδιότητες των βενζοκινονών, οι αλοβενζοκινόνες φαίνεται να σχηματίζουν, μέσω οξειδωτικών διεργασιών, υδροξυλιομένες μορφές στο νερό, οι οποίες μελετώνται για την τοξικότητα αλλά και τη σταθερότητά τους στο νερό.

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στον έλεγχο της αποτελεσματικότητας δύο μεθόδων απολύμανσης νερού για την αδρανοποίηση δεικτών κοπρανώδους μόλυνσης και συγκεκριμένα των βακτηρίων Escherichia coli (Gram αρνητικό βακτήριο) και Enterococcus faecalis (Gram θετικό βακτήριο). Οι μέθοδοι που εφαρμόστηκαν είναι η φωτοκατάλυση με UVA ακτινοβολία με την χρήση του TiO2 ως καταλύτη και η χλωρίωση. Στο πλαίσιο της εργασίας έγινε προσπάθεια αποτίμησης των δύο μεθόδων ως προς την αδρανοποίηση των βακτηριακών δεικτών, των οποίων ο έλεγχος επιβάλλεται από την τρέχουσα νομοθεσία. Σύμφωνα με τα πειράματα που διεξήχθησαν παρατηρήθηκαν διαφορές, οι οποίες σχετίζονταν με τις λειτουργικές παραμέτρους των δύο μεθόδων, αλλά και με το είδος του βακτηρίου που ελεγχόταν κάθε φορά. Η απόδοση της φωτοκατάλυσης βελτιώθηκε αυξάνοντας τη συγκέντρωση του καταλύτη έως ένα βαθμό. Η βέλτιστη συγκέντρωση TiO2 υπό τις δεδομένες πειραματικές συνθήκες ήταν 25 mg/L, καθώς σημειώθηκε μείωση των βακτηριακών πληθυσμών της τάξης των 6-7 Log εντός 20 min. Περαιτέρω αύξηση συγκέντρωσης του καταλύτη δεν οδήγησε σε βελτίωση της απόδοσης. Αντίθετα, ο πληθυσμός του κάθε βακτηρίου παρέμεινε σε υψηλά επίπεδα. Όσον αφορά στη χλωρίωση, η αποδοτικότητα της μεθόδου ήταν αρκετά ικανοποιητική για την περίπτωση της E. coli, ενώ ο Εντερόκοκκος εκδήλωσε υψηλή ανθεκτικότητα. Ωστόσο, η δόση χλωρίου που χρησιμοποιήθηκε ήταν χαμηλή (3 mg/L), ενώ παράλληλα, η αρχική βακτηριακή συγκέντρωση ήταν της τάξης των 107 CFU/mL. Γενικά, μεταξύ των δύο δεικτών κοπρανώδους μόλυνσης ο E. faecalis ήταν περισσότερο ανθεκτικός στις «αντίξοες συνθήκες» που επάγονταν σε καθεμιά από τις δύο μεθόδους. Με βάση τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας καθίσταται εμφανές ότι η απόδοση της φωτοκατάλυσης και της χλωρίωσης ως μεθόδων απολύμανσης επηρεάζεται από τις λειτουργικές παραμέτρους, καθώς και από το είδος βακτηρίου που εξετάζεται σε κάθε περίπτωση., The present dissertation focuses on testing the effectiveness of two water disinfection methods for inactivating markers of faecal contamination, namely the bacteria Escherichiacoli (Gram negative bacterium) and Enterococcusfaecalis (Gram positive bacterium). The methods applied are photocatalysis with UVA radiation using TiO2 as a catalyst and chlorination. As part of the work, an attempt was made to evaluate the two methods for inactivation of bacterial markers, the control of which is required by current legislation. According to the experiments performed, differences were observed, which were related to the functional parameters of the two methods, but also to the type of bacterium that was tested each time. Photocatalysis efficiency was improved by increasing the catalyst concentration by one degree. The optimal TiO2 concentration under the given experimental conditions was 25 mg / L, as there was a decrease in bacterial populations of 6-7 Log within 20 min. Further increase in catalyst concentration did not lead to improved efficiency. In contrast, the population of each bacterium remained high. Regarding chlorination, the efficiency of the method was quite satisfactory for the case of E. coli, while Enterococcus showed high resistance. However, the dose of chlorine used was low (3 mg / L), while at the same time, the initial bacterial concentration was of the order of 107CFU / mL. In general, among the two indicators of faecal infection, E. faecalis was more resistant to the "adverse conditions" induced by either method. Based on the results of the present work, it becomes apparent that the efficiency of photocatalysis and chlorination as disinfection methods is influenced by the functional parameters, as well as by the type of bacterium examined in each case.

Διπλωματική Εργασία που υποβλήθηκε στη σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολ. Κρήτης για την πλήρωση των προϋποθέσεων λήψης του Πτυχίου Περίληψη: «Μικροβιακή οικία, ένα αυτόνομο κυκλικό οικοσύστημα» Η δημιουργία ενός κυκλικού οικοσυστήματος σε μια οικία καθιστά εφικτή την διαχείριση πόρων σε ποικίλες καθημερινές οικιακές διεργασίες. Μια πρακτική όπου σχεδόν κάθε "έξοδος" μιας διεργασίας (στερεά και υγρά απόβλητα) αποτελεί "είσοδο" κάποιας άλλης. Μια άλλη οπτική της μέχρι τώρα λειτουργίας του χώρου και του τρόπου όπου ζούμε, που αξιοποιεί τις ανεξάντλητες εφαρμογές της βιολογίας ώστε οι έννοιες ανακύκλωση, επεξεργασία, διύλιση, να αποκτήσουν καθημερινές και εύκολες πρακτικές.

Περίληψη: Μη διαθέσιμο

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization

Διπλωματική Εργασία που υποβλήθηκε στη Σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος για την πλήρωση των προϋποθέσεων λήψης του Προπτυχιακού Διπλώματος. Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization