Sundets avloppsreningsverk (ARV) i Växjö har fått bidrag för att genomföra en förstudie och pilotstudier för avancerad avloppsvattenrening och en av teknikerna som undersöks är aktivt kol. Användning av aktivt kol kan skapa miljöpåverkan främst på grund av energiåtgången vid tillverkning av aktivt kol. Använt aktivt kol kan återaktiveras genom regenerering för att få tillbaka dess aktiva egenskaper, då föroreningarna på använt aktivt kol destrueras. Det finns olika metoder att regenerera aktivt kol, bland annat termisk, kemisk, fotokatalytisk, elektrokemisk och biologisk regenerering. Syftet med denna studie är att analysera och beskriva de fem nämnda regenereringsmetoderna av granulerat aktivt kol (GAK) för eventuell användning vid Sundet. Resultatet tyder på att termisk regenerering har störst möjlighet att tillämpas i verkligheten bland dessa metoder eftersom termisk regenerering är mest utvecklad till att regenerera GAK i stora mängder. Metoden har även hög regenereringseffektivitet (RE). För Sundets ARV i Växjö kan termisk regenerering vara lovande eftersom förutsättningar (CO2 och ånga) som behövs för termisk regenerering finns. Mängden aktivt kol som behövs för Sundet uppskattas till 200 ton och det räcker ungefär i 1,5 år. En första grov och förenklad kostnadsuppskattning tyder på att en lokal regenerering vid Sundets ARV kan ha ekonomiska fördelar och bör undersökas vidare.

The purpose of this research was to investigate the kinetics and mechanisms of the photocatalytic degradation of organic substances in the presence of anions (bromide and chloride), using titanium dioxide as a photocatalyst. Tris(hydroxymethyl)aminomethane (Tris) and methanol were the organic substances used as probes. Photocatalytic degradation of the probes produces formaldehyde through reaction with hydroxyl radicals at the surface of the photocatalyst. The product was quantified using a modified Hantzsch reaction and UV-Vis spectroscopy at the fixed wavelength 368 nm. It was found that having bromide present in the reaction mixture resulted in an increase in the rate of formation of formaldehyde from Tris, while it resulted in a decrease from methanol. Bromide on the surface of the photocatalyst reacts with the hydroxyl radicals to form reactive halogen species (RHS). This study proposes that the RHS Br2•- oxidises the probe into a cation radical, which initialises the probe degradation and the subsequent formation of formaldehyde. Conversion from hydroxyl radicals to RHS leads to a greater selectivity in formaldehyde production. Increased selectivity of attack towards electron-rich centres can explain the observed results with the different probes in this study. A linear combination expression of the total production of formaldehyde was developed, through which the X-factor, a ratio of the production of formaldehyde by RHS relative to the production of formaldehyde by hydroxyl radicals, was calculated. However, no realistic values were obtained when calculating the X-factor for different anion concentrations, thus indicating that factors other than competition kinetics affect the degradation. No conclusions could be drawn regarding the effect of chloride on the formation of formaldehyde from Tris and methanol, as the results were ambiguous. / Syftet med denna studie var att undersöka mekanismer och kinetik bakom fotokatalytisk nedbrytning av organiska molekyler i närvaro av anjoner (bromid och klorid), där titandioxid användes som fotokatalysator. Tris(hydroxymetyl)aminometan (Tris) och metanol var de organiska substanserna som studerades. Den fotokatalytiska nedbrytningen av proberna resulterar i formaldehyd via reaktion med hydroxylradikaler på fotokatalysatorns yta. Produkten kan sedan kvantifieras genom en modifierad version av Hantzsch-reaktionen följt av UV-Vis spektroskopi vid en fixerad våglängd på 368 nm. Studien kom fram till att närvaron av bromid i reaktionslösningen resulterade i en ökad produktionshastighet av formaldehyd från Tris, medan det resulterade i en minskning från metanol. Bromid på ytan av fotokatalysatorn reagerar med hydroxylradikaler och bildar reaktiva halogena molekyler (RHS). Denna studie föreslår att RHS:en Br2•- oxiderar proben till en radikalkatjon, som initierar nedbrytningen av proben och efterföljande bildning av formaldehyd. Omvandling från hydroxylradikaler till RHS leder till högre selektivitet av bildning av formaldehyd. Ökad selektivitet av attacker mot elektronrika center kan förklara de observerade resultaten med de olika proberna i denna studie. Ett linjärkombinationsuttryck av den totala produktionen av formaldehyd utvecklades, från vilket X-faktorn, ett förhållande av produktionen av formaldehyd via RHS relativt till produktionen av formaldehyd via hydroxylradikaler, kunde beräknas. Inga realistiska värden erhölls dock vid beräkningen av X-faktorn för olika anjonskoncentrationer, vilket indikerar att andra faktorer än konkurrenskinetik påverkar nedbrytningen. Inga slutsatser kunde dras gällande klorids effekt på bildningen av formaldehyd från Tris och metanol, då resultaten var tvetydiga.

During the global pandemic of coronavirus, the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) outbreak, the world was desperately searching for simpler yet more effective solutions to stop the spread of coronavirus (COVID-19). Since no one was prepared for the fast spread of such a contagious virus, there was a shortage of proper protective solutions to stop the spread. Large quantities of alcohol-based disinfectant and hand sanitizers were used, but it led to global shortages. It is desired to have a water-based, easily applied, low-cost and long-lasting disinfectant that can prevent the spread of coronavirus on any surface, without the issue of skin allergies or skin-drying as often found while using alcohol. Inspired by nature, chitosan (CS), a natural biopolymer with well-known antimicrobial and film-forming properties, was tested in this study for the preparation of coatings spread onto various surfaces and the antiviral effect was evaluated. Zinc oxide (ZnO), a material generally recognized as safe (GRAS) by the US Food and Drug Administration (FDA), is a photocatalyst that was embedded in chitosan to enhance the antimicrobial and antiviral performance of the coatings. In order to apply water-based chitosan formulation on hydrophobic polypropylene (PP) surgical mask and polyethylene terephthalate (PET) surface, the plastics were treated with either oxygen plasma or corona plasma to improve the surface hydrophilicity. The corona plasma treatment decreased the water contact angle (WCA) of the surgical mask from approximately 125° to 101° and drastically reduced WCA of the PET film from approximately 100° to 29°. The PET film was coated with CS – ZnO nanocomposite, which contains 1% chitosan and 5 wt.% (w.r.t weight of chitosan) ZnO nanoparticles. The capability of photocatalytic degradation of CS – ZnO coating was demonstrated during the degradation of methylene blue dye molecules. Additionally, we evaluated the antiviral effect of the CS – ZnO nanocomposite coating on PET plastic films under typical room lighting conditions by measuring the inactivation of lentivirus. This approach utilizes the pseudotype system, which is a reliable tool to study under conventional biosafety conditions, particularly for certain pathogenic strains of coronaviruses (CoVs) which have a strong pathogenicity. / Under den globala coronapandemin, utbrottet av allvarligt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), sökte världen desperat efter enklare men ändå mer effektiva lösningar för att stoppa spridningen av coronaviruset (COVID-19). Eftersom ingen var förberedd på en så smittsam sjukdom uppstod en brist på lämpliga skyddsmetoder för att stoppa spridningen. Stora mängder alkoholbaserade desinfektionsmedel och handdesinfektionsmedel användes, vilket skapade en global brist. Det önskades en vattenbaserad, lättapplicerad, kostnadseffektiv och långvarig desinfektionsmedel som kunde förhindra spridningen av coronaviruset på vilken yta som helst, utan problem med allergiska reaktioner eller uttorkning av huden som ofta uppstår vid användning av alkohol. Med inspiration från naturen testades kitosan, en naturlig biopolymer med välkända antimikrobiella och film-formande egenskaper, för att göra beläggningar på olika ytor och testa deras antivirala effekt. Zinkoxid (ZnO), ett material som allmänt erkänns som säkert (GRAS) av US Food and Drug Administration (FDA), är en fotokatalysator och användes i kitosanbeläggningen för att förbättra den antimikrobiella och antivirala effekten. För att applicera den vattenbaserade kitosanformuleringen på hydrofoba ytor på en kirurgisk mask av polypropen (PP) och en plastfilm av polyetylentereftalat (PET), behandlades plasterna med antingen O2 eller corona plasma för att förbättra ytornas hydrofilicitet. Behandlingen av corona plasma minskade vattenkontaktvinkeln på den kirurgiska masken från cirka 125° till 101° och för PET-filmen från cirka 100° till 29°. PET-filmen belades med CS – ZnO nanokomposit, som innehåller 1% kitosan och 5 wt.% (med avseende på vikten av kitosan) ZnO nanopartiklar. Förmågan till fotokatalytisk nedbrytning av CS – ZnO-beläggningen demonstrerades genom att bryta ned metylenblå färgmolekyler. Dessutom utvärderades vi den antivirala effekten av CS – ZnO nanokompositbeläggningen på PET-filmer i normal rumsbelysning genom att mäta dess förmåga att inaktivera lentivirus. Denna metod använder pseudotypsystemet, vilket är ett tillförlitligt verktyg för att studera under konventionella biosäkerhetsförhållanden, särskilt för vissa patogena stammar av coronavirusen (CoVs) som har en hög patogenicitet.