Consultant expert, Dr. Muhammad Taha Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w SONOPHOTOCATALYTIC OXIDATION PROCESS FOR THE TREATMENT OF PHARMACEUTICAL WASTEWATER
On Sale
$0.00
$6.99
Consultant expert, Dr. Muhammad Taha
Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w
SONOPHOTOCATALYTIC OXIDATION PROCESS FOR THE
TREATMENT OF PHARMACEUTICAL WASTEWATER
Thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the award of degree of
Master of Technology
In
Environmental Science and Technology
Under the supervision of:
PATIALA-147004
Mr. Anoop Verma
JUNE 2009
DEPARTMENT OF BIO-TECHNOLOGY AND ENVIRONMENTAL SCIENCES
THAPAR UNIVERSITY
Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w
ii
DEPARTMENT OF BIOTECHONOLOGY AND ENVIRONMENTAL SCIENCES,
THAPAR UNIVERSITY,
PATIALA-147004 (PUNJAB)
Date: ______________
DECLARATION
I hereby declare that the work embodied in dissertation entitled “Sonophotocatalytic oxidation
process for the treatment of pharmaceutical wastewater” is original piece of work and was
conducted in the Department of Biotechnology and Environmental Sciences, Thapar University,
Patiala. The matter presented in this thesis has not been submitted in part or full, to this or any
other University/Institute for any degree or diploma.
ISHA
(REGN.NO.-60701002)
Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w
iv
Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w
v
Acknowledgement
It is matter of immense pleasure to acknowledge my debt to my revered teacher and Supervisor
Mr. Anoop Verma, Lecturer, Department of Biotechnology and Environmental Sciences,
Thapar University, Patiala. It is because of his priceless intellectual guidance, innovative and
constructive ideas for having given me complete independence, affectionate encouragement to
put my desire and thought, which paved the way for the successful completion of this work. It is
indeed my privilege to work under him.
I also feel very much obliged to Dr. Niranjan Das, Professor and Head, Department of
Biotechnology and Environmental Sciences, Thapar University, Patiala for giving me the
opportunity to work on this industrial application project.
I cannot forget to express my warmest thanks to Dr. Anita Rajor for her round the clock help
and cooperation. I am also thankful to Mr. Anshuman (Research Scholar) and non teaching staff
members of the department for their invaluable cooperation and help during the entire tenure of
my studies in the department. I take this opportunity to thank all my friends for their help and
moral support.
Deep heartedly, I thank my parents and my family members for their encouragement, blessings
and motivation at each and every step.
Last, but not least, I thank God for giving me strength to overcome difficulty, which crossed my
way to be a pole star.
Thank you for making this a reality.
Isha
Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w
vi
ABSTRACT
Now a day, due to the presence of extremely refractory organic matter in the wastewater stream,
the use of conventional wastewater treatment methods are increasingly become challenged. So,
now there is a clear need to test and set up the emerging alternative technologies that can deal
with highly concentrated and toxic non biodegradable organic matter. So in this way advanced
oxidation process (AOP’s) has emerged in the last decade especially for the treatment of
industrial wastewater. Recently, considerable interest has been shown by researchers all over the
world in the application of ultrasound on the photocatalysis i.e. Sonophotocatalysis, to improve
the performance of photocatalytic degradation of organic and inorganic contaminants in aqueous
streams. Basically Sonophotocatalysis is the combination of two AOP’s i.e. Sonolysis (use of
ultrasound) and photocatalysis (use of UV).
The basic reaction mechanism for both Sonolysis as well as Photocatalysis is the
generation of free radicals and subsequent attack by these on the pollutant organic species. If the
UV and ultrasound are operated in combination, more number of free radicals will be available
for the reaction thereby increasing the rates of reaction.
The beneficial effect of combining the two modes of irradiations is that it will eliminate
the drawbacks of individual process.
A lot of research has been done on this technology in the recent years for the degradation
of compounds like phenols and substituted phenols, alkyl halides, aromatics halides, substituted
halides, inorganic chemicals, dyes, herbicides and pesticides etc and this treatment technology
shows that it has potential for the degradation and mineralization of these recalcitrant
compounds. So, we can say that Sonophotocatalysis has large capability for the water treatment.
The scope of this project is to see Sonophotocatalysis as a viable treatment option in case
of pharmaceutical industry wastewater. The experiments and analysis work is done with actual
industrial wastewater. Titanium dioxide was used as photocatalyst. Experiments were performed
in slurry mode in both UV and solar light at optimized condition. The degradation of wastewater
has been investigated in terms of reduction in COD. Vari
الخبير الاستشاري الدكتور محمد طه
العلاج التحفيزي الضوئي للأدوية ث / ث
عملية الأكسدة النونوفوتوكالية لـ
معالجة مياه الصرف الصحي الدوائية
الأطروحة المقدمة في استيفاء جزئي لمتطلبات الحصول على درجة
ماجستير في التكنولوجيا
في
علوم وتكنولوجيا البيئة
تحت إشراف:
باتيالا -147004
السيد أنوب فيرما
يونيو 2009
قسم التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيئية
جامعة ثابار
العلاج التحفيزي الضوئي للأدوية ث / ث
ثانيا
قسم التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيئية ،
جامعة ثابار ،
PATIALA-147004 (بنجاب)
تاريخ: ______________
إعلان
أصرح بموجب هذا العمل المجسد في أطروحة بعنوان “Sonophotocatalytic oxidation
عملية معالجة المياه العادمة الصيدلانية "هي قطعة عمل أصلية وكانت
أجريت في قسم التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيئية ، جامعة ثابار ،
باتيالا. الموضوع المعروض في هذه الأطروحة لم يقدم جزئياً أو كلياً إلى هذا أو أي
جامعة / معهد آخر لأي درجة أو دبلوم.
ISHA
(REGN.NO.-60701002)
العلاج التحفيزي الضوئي للأدوية ث / ث
رابعا
العلاج التحفيزي الضوئي للأدوية ث / ث
الخامس
إعتراف
إنه لمن دواعي سروري البالغ أن أعترف بالديون لمعلمتي ومشرفي الموقرين
السيد أنوب فيرما ، محاضر ، قسم التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيئية ،
جامعة ثابار ، باتيالا. إنه بسبب توجيهاته الفكرية التي لا تقدر بثمن والمبتكرة و
أفكار بناءة لمنحني الاستقلال التام والتشجيع الحنون ل
أضع رغبتي وفكري مما مهد الطريق لإنجاز هذا العمل بنجاح. أنه
حقا امتياز لي للعمل تحت قيادته.
كما أشعر بالامتنان الشديد للدكتور نيرانجان داس ، الأستاذ ورئيس قسم
التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيئية ، جامعة ثابار ، باتيالا لمنحي
فرصة للعمل في مشروع التطبيق الصناعي هذا.
لا يسعني أن أنسى أن أعبر عن خالص شكري للدكتورة أنيتا رايور على مساعدتها على مدار الساعة
والتعاون. كما أنني ممتن للسيد أنشومان (باحث باحث) وغير أعضاء هيئة التدريس
أعضاء القسم لتعاونهم ومساعدتهم التي لا تقدر بثمن طوال فترة
دراستي في القسم. أغتنم هذه الفرصة لأشكر جميع أصدقائي على مساعدتهم و
الدعم المعنوي.
بعمق أشكر والدي وأفراد عائلتي على تشجيعهم وبركاتهم
والتحفيز في كل خطوة.
أخيرًا وليس آخرًا ، أشكر الله على إعطائي القوة للتغلب على الصعوبات التي تجاوزتني
طريقة لتكون نجم قطب.
شكرا لك لجعل هذا حقيقة واقعة.
العشاء
العلاج التحفيزي الضوئي للأدوية ث / ث
السادس
نبذة مختصرة
الآن ، نظرًا لوجود مواد عضوية شديدة المقاومة في مجرى مياه الصرف الصحي ،
أصبح استخدام طرق معالجة المياه العادمة التقليدية تحديًا متزايدًا. لذا،
الآن هناك حاجة واضحة لاختبار وإعداد التقنيات البديلة الناشئة التي يمكنها التعامل
بمواد عضوية عالية التركيز وسامة غير قابلة للتحلل. وبهذه الطريقة تقدمت
ظهرت عملية الأكسدة (AOP’s) في العقد الماضي خاصة لعلاج
مياه الصرف الصناعي. في الآونة الأخيرة ، أبدى الباحثون اهتمامًا كبيرًا في جميع أنحاء العالم
العالم في تطبيق الموجات فوق الصوتية على التحفيز الضوئي ، أي التحفيز الضوئي ، لتحسين
أداء التحلل الضوئي للملوثات العضوية وغير العضوية في المياه
تيارات. إن التحفيز الضوئي بالأشعة السينية هو في الأساس مزيج من اثنين من AOP ، أي Sonolysis (استخدام
الموجات فوق الصوتية) والتحفيز الضوئي (استخدام الأشعة فوق البنفسجية).
آلية التفاعل الأساسية لكل من التحلل الضوئي وكذلك التحفيز الضوئي هي
توليد الجذور الحرة والهجوم اللاحق من قبل هؤلاء على الأنواع العضوية الملوثة. إذا كان
يتم تشغيل الأشعة فوق البنفسجية والموجات فوق الصوتية معًا ، وسيتوفر عدد أكبر من الجذور الحرة
للتفاعل وبالتالي زيادة معدلات التفاعل.
إن الأثر المفيد للجمع بين وضعي التشعيع هو أنه سيقضي عليهما
عيوب العملية الفردية.
تم إجراء الكثير من الأبحاث حول هذه التكنولوجيا في السنوات الأخيرة من أجل تدهورها
مركبات مثل الفينولات والفينولات المستبدلة ، هاليدات الألكيل ، هاليدات العطريات ، المستبدلة
الهاليدات والمواد الكيميائية غير العضوية والأصباغ ومبيدات الأعشاب ومبيدات الآفات وما إلى ذلك وتكنولوجيا المعالجة هذه
يوضح أن لديه القدرة على تدهور وتمعدن هؤلاء المتمردين
مجمعات سكنية. لذلك ، يمكننا القول أن Sonophotocatalysis لديها قدرة كبيرة على معالجة المياه.
نطاق هذا المشروع هو رؤية Sonophotocatalysis كخيار علاج قابل للتطبيق في هذه الحالة
من مياه الصرف الصحي لصناعة الأدوية. يتم إجراء التجارب وأعمال التحليل بشكل فعلي
مياه الصرف الصناعي. تم استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم كمحفز ضوئي. تم إجراء التجارب
في وضع الطين في كل من الأشعة فوق البنفسجية وضوء الشمس في حالة مثالية. تدهور المياه العادمة
تم التحقيق من حيث الحد من COD. فاري
Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w
SONOPHOTOCATALYTIC OXIDATION PROCESS FOR THE
TREATMENT OF PHARMACEUTICAL WASTEWATER
Thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the award of degree of
Master of Technology
In
Environmental Science and Technology
Under the supervision of:
PATIALA-147004
Mr. Anoop Verma
JUNE 2009
DEPARTMENT OF BIO-TECHNOLOGY AND ENVIRONMENTAL SCIENCES
THAPAR UNIVERSITY
Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w
ii
DEPARTMENT OF BIOTECHONOLOGY AND ENVIRONMENTAL SCIENCES,
THAPAR UNIVERSITY,
PATIALA-147004 (PUNJAB)
Date: ______________
DECLARATION
I hereby declare that the work embodied in dissertation entitled “Sonophotocatalytic oxidation
process for the treatment of pharmaceutical wastewater” is original piece of work and was
conducted in the Department of Biotechnology and Environmental Sciences, Thapar University,
Patiala. The matter presented in this thesis has not been submitted in part or full, to this or any
other University/Institute for any degree or diploma.
ISHA
(REGN.NO.-60701002)
Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w
iv
Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w
v
Acknowledgement
It is matter of immense pleasure to acknowledge my debt to my revered teacher and Supervisor
Mr. Anoop Verma, Lecturer, Department of Biotechnology and Environmental Sciences,
Thapar University, Patiala. It is because of his priceless intellectual guidance, innovative and
constructive ideas for having given me complete independence, affectionate encouragement to
put my desire and thought, which paved the way for the successful completion of this work. It is
indeed my privilege to work under him.
I also feel very much obliged to Dr. Niranjan Das, Professor and Head, Department of
Biotechnology and Environmental Sciences, Thapar University, Patiala for giving me the
opportunity to work on this industrial application project.
I cannot forget to express my warmest thanks to Dr. Anita Rajor for her round the clock help
and cooperation. I am also thankful to Mr. Anshuman (Research Scholar) and non teaching staff
members of the department for their invaluable cooperation and help during the entire tenure of
my studies in the department. I take this opportunity to thank all my friends for their help and
moral support.
Deep heartedly, I thank my parents and my family members for their encouragement, blessings
and motivation at each and every step.
Last, but not least, I thank God for giving me strength to overcome difficulty, which crossed my
way to be a pole star.
Thank you for making this a reality.
Isha
Sonophotocatalytic treatment of pharmaceutical w/w
vi
ABSTRACT
Now a day, due to the presence of extremely refractory organic matter in the wastewater stream,
the use of conventional wastewater treatment methods are increasingly become challenged. So,
now there is a clear need to test and set up the emerging alternative technologies that can deal
with highly concentrated and toxic non biodegradable organic matter. So in this way advanced
oxidation process (AOP’s) has emerged in the last decade especially for the treatment of
industrial wastewater. Recently, considerable interest has been shown by researchers all over the
world in the application of ultrasound on the photocatalysis i.e. Sonophotocatalysis, to improve
the performance of photocatalytic degradation of organic and inorganic contaminants in aqueous
streams. Basically Sonophotocatalysis is the combination of two AOP’s i.e. Sonolysis (use of
ultrasound) and photocatalysis (use of UV).
The basic reaction mechanism for both Sonolysis as well as Photocatalysis is the
generation of free radicals and subsequent attack by these on the pollutant organic species. If the
UV and ultrasound are operated in combination, more number of free radicals will be available
for the reaction thereby increasing the rates of reaction.
The beneficial effect of combining the two modes of irradiations is that it will eliminate
the drawbacks of individual process.
A lot of research has been done on this technology in the recent years for the degradation
of compounds like phenols and substituted phenols, alkyl halides, aromatics halides, substituted
halides, inorganic chemicals, dyes, herbicides and pesticides etc and this treatment technology
shows that it has potential for the degradation and mineralization of these recalcitrant
compounds. So, we can say that Sonophotocatalysis has large capability for the water treatment.
The scope of this project is to see Sonophotocatalysis as a viable treatment option in case
of pharmaceutical industry wastewater. The experiments and analysis work is done with actual
industrial wastewater. Titanium dioxide was used as photocatalyst. Experiments were performed
in slurry mode in both UV and solar light at optimized condition. The degradation of wastewater
has been investigated in terms of reduction in COD. Vari
الخبير الاستشاري الدكتور محمد طه
العلاج التحفيزي الضوئي للأدوية ث / ث
عملية الأكسدة النونوفوتوكالية لـ
معالجة مياه الصرف الصحي الدوائية
الأطروحة المقدمة في استيفاء جزئي لمتطلبات الحصول على درجة
ماجستير في التكنولوجيا
في
علوم وتكنولوجيا البيئة
تحت إشراف:
باتيالا -147004
السيد أنوب فيرما
يونيو 2009
قسم التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيئية
جامعة ثابار
العلاج التحفيزي الضوئي للأدوية ث / ث
ثانيا
قسم التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيئية ،
جامعة ثابار ،
PATIALA-147004 (بنجاب)
تاريخ: ______________
إعلان
أصرح بموجب هذا العمل المجسد في أطروحة بعنوان “Sonophotocatalytic oxidation
عملية معالجة المياه العادمة الصيدلانية "هي قطعة عمل أصلية وكانت
أجريت في قسم التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيئية ، جامعة ثابار ،
باتيالا. الموضوع المعروض في هذه الأطروحة لم يقدم جزئياً أو كلياً إلى هذا أو أي
جامعة / معهد آخر لأي درجة أو دبلوم.
ISHA
(REGN.NO.-60701002)
العلاج التحفيزي الضوئي للأدوية ث / ث
رابعا
العلاج التحفيزي الضوئي للأدوية ث / ث
الخامس
إعتراف
إنه لمن دواعي سروري البالغ أن أعترف بالديون لمعلمتي ومشرفي الموقرين
السيد أنوب فيرما ، محاضر ، قسم التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيئية ،
جامعة ثابار ، باتيالا. إنه بسبب توجيهاته الفكرية التي لا تقدر بثمن والمبتكرة و
أفكار بناءة لمنحني الاستقلال التام والتشجيع الحنون ل
أضع رغبتي وفكري مما مهد الطريق لإنجاز هذا العمل بنجاح. أنه
حقا امتياز لي للعمل تحت قيادته.
كما أشعر بالامتنان الشديد للدكتور نيرانجان داس ، الأستاذ ورئيس قسم
التكنولوجيا الحيوية والعلوم البيئية ، جامعة ثابار ، باتيالا لمنحي
فرصة للعمل في مشروع التطبيق الصناعي هذا.
لا يسعني أن أنسى أن أعبر عن خالص شكري للدكتورة أنيتا رايور على مساعدتها على مدار الساعة
والتعاون. كما أنني ممتن للسيد أنشومان (باحث باحث) وغير أعضاء هيئة التدريس
أعضاء القسم لتعاونهم ومساعدتهم التي لا تقدر بثمن طوال فترة
دراستي في القسم. أغتنم هذه الفرصة لأشكر جميع أصدقائي على مساعدتهم و
الدعم المعنوي.
بعمق أشكر والدي وأفراد عائلتي على تشجيعهم وبركاتهم
والتحفيز في كل خطوة.
أخيرًا وليس آخرًا ، أشكر الله على إعطائي القوة للتغلب على الصعوبات التي تجاوزتني
طريقة لتكون نجم قطب.
شكرا لك لجعل هذا حقيقة واقعة.
العشاء
العلاج التحفيزي الضوئي للأدوية ث / ث
السادس
نبذة مختصرة
الآن ، نظرًا لوجود مواد عضوية شديدة المقاومة في مجرى مياه الصرف الصحي ،
أصبح استخدام طرق معالجة المياه العادمة التقليدية تحديًا متزايدًا. لذا،
الآن هناك حاجة واضحة لاختبار وإعداد التقنيات البديلة الناشئة التي يمكنها التعامل
بمواد عضوية عالية التركيز وسامة غير قابلة للتحلل. وبهذه الطريقة تقدمت
ظهرت عملية الأكسدة (AOP’s) في العقد الماضي خاصة لعلاج
مياه الصرف الصناعي. في الآونة الأخيرة ، أبدى الباحثون اهتمامًا كبيرًا في جميع أنحاء العالم
العالم في تطبيق الموجات فوق الصوتية على التحفيز الضوئي ، أي التحفيز الضوئي ، لتحسين
أداء التحلل الضوئي للملوثات العضوية وغير العضوية في المياه
تيارات. إن التحفيز الضوئي بالأشعة السينية هو في الأساس مزيج من اثنين من AOP ، أي Sonolysis (استخدام
الموجات فوق الصوتية) والتحفيز الضوئي (استخدام الأشعة فوق البنفسجية).
آلية التفاعل الأساسية لكل من التحلل الضوئي وكذلك التحفيز الضوئي هي
توليد الجذور الحرة والهجوم اللاحق من قبل هؤلاء على الأنواع العضوية الملوثة. إذا كان
يتم تشغيل الأشعة فوق البنفسجية والموجات فوق الصوتية معًا ، وسيتوفر عدد أكبر من الجذور الحرة
للتفاعل وبالتالي زيادة معدلات التفاعل.
إن الأثر المفيد للجمع بين وضعي التشعيع هو أنه سيقضي عليهما
عيوب العملية الفردية.
تم إجراء الكثير من الأبحاث حول هذه التكنولوجيا في السنوات الأخيرة من أجل تدهورها
مركبات مثل الفينولات والفينولات المستبدلة ، هاليدات الألكيل ، هاليدات العطريات ، المستبدلة
الهاليدات والمواد الكيميائية غير العضوية والأصباغ ومبيدات الأعشاب ومبيدات الآفات وما إلى ذلك وتكنولوجيا المعالجة هذه
يوضح أن لديه القدرة على تدهور وتمعدن هؤلاء المتمردين
مجمعات سكنية. لذلك ، يمكننا القول أن Sonophotocatalysis لديها قدرة كبيرة على معالجة المياه.
نطاق هذا المشروع هو رؤية Sonophotocatalysis كخيار علاج قابل للتطبيق في هذه الحالة
من مياه الصرف الصحي لصناعة الأدوية. يتم إجراء التجارب وأعمال التحليل بشكل فعلي
مياه الصرف الصناعي. تم استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم كمحفز ضوئي. تم إجراء التجارب
في وضع الطين في كل من الأشعة فوق البنفسجية وضوء الشمس في حالة مثالية. تدهور المياه العادمة
تم التحقيق من حيث الحد من COD. فاري