Global ETD Search

1	Efekti odabranih unapredenih procesa oksidacije i koagulacije na sadržaj prirodnih organskih materija u vodi / The effects of selected advanced oxidation processes and coagulation on natural organic matter content in water Molnar Jazić Jelena 10 October 2011 (has links) <p>Cilj ovog rada bio je da se u laboratorijskim uslovima ispitaju efekti odabranih<br />unapredenih procesa oksidacije (Fenton proces, ozonizacija, TiO2-katalizovana ozonizacija,<br />perokson proces i TiO2-katalizovan perokson proces) i koagulacije na sadržaj i strukturu<br />prirodnih organskih materija u vodi, kao prekursora dezinfekcionih nusprodukata hlora.<br />Karaterizacija POM frakcionisanjem pre i nakon navedenih oksidacionih tretmana i<br />koagulacije izvr&scaron;ena je u cilju ispitivanja mehanizama oksidacije i uklanjanja POM, kao i<br />utvrdivanja promene reaktivnosti prekursorskog materijla DBP (trihalometana i halosircetnih<br />kiselina, kao najvi&scaron;e zastupljenih DBP, i haloacetonitrila, hlorpikrina i haloketona, kao<br />nedovoljno istraženih, visoko prioritetnih &bdquo;DBP u razvoju“).<br />Analizom hemijskih karakteristika prirodnog matriksa utvrdeno je da voda sadrži<br />visoke koncentracije prirodnih organskih materija (DOC sirove iznosi 9,92±0,87 mg/L) uz<br />dominaciju materija hidrofobnog karaktera (14% huminskih i 65% fulvinskih kiselina). U<br />slucaju sintetickog matriksa (sadržaj DOC 11,2±0,37 mg/L) zastupljena je samo frakcija<br />huminske kiseline, te je iz tog razloga sinteticki matriks znatno hidrofobniji u odnosu na<br />prirodni. Veci stepen hidrofobnosti sintetickog matriksa u poredenju sa prirodnim matriksom,<br />rezultovao je i vecim sadržajem prekursora najzastupljenijih dezinfekcionih nusprodukata<br />hlora, THM i HAA. Vrednosti za PFTHM iznose 438±88,2 μg/L za prirodni matriks,<br />odnosno 3646±41,3 μg/L za sinteticki matriks, dok PFHAA prirodnog matriksa iznosi<br />339±68,9 μg/L, odnosno 559±20,5 μg/L za sinteticki matriks. Sadržaj HAN, CP i HK je<br />znatno niži u poredenju sa prekursorima THM i HAA. PFHAN iznosi 3,65 μg/L za prirodni,<br />odn. 7,98 μg/L za sinteticki matriks, dok prekursori CP nisu detektovani. Prekursori HK su<br />zastupljeni samo u strukturi POM prirodnog matriksa i PFHK iznosi 46,9±5,08 μg/L.<br />Hidrofoban materijal, kao dominantan u strukturi POM ispitivanih matriksa, je ujedno i<br />osnovni prekursorski materijal THM i HAA, dok su prekursori haloacetonitrila i haloketona u<br />navecoj meri zastupljeni u hidrofilnoj frakciji.<br />Ispitivanjem uticaja Fenton procesa na sadržaj POM, pri optimalnim reakcionim<br />uslovima (pH 5, reakciono vreme od 15 min. i brzina me&scaron;anja 30 o/min), postignuto je u<br />zavisnosti od primenjene doze Fe2+, molarnog odnosa Fe2+ i H2O2 i matriksa 80-95%<br />smanjenja saržaja DOC, 70-99% PFTHM, 37-92% PFHAA. Kao posledica uklanjanja POM<br />oksidaciojom i koagulacijom, zabeležene su blage fluktuacije u sadržaju prekursora HAN, CP<br />i HK.<br />Ispitivanjem uticaja ozonizacije u vodi pri razlicitim pH na sadržaj i strukturu POM<br />utvrdeno je da je ozonizacija u baznoj sredini efikasnija za uklanjanje POM u odnosu na<br />ozonizaciju u kiseloj sredini. Katalizovanje procesa ozonizacije primenom TiO2 u vodi<br />razlicitim pH unapreduje smanjenje sadržaja kako ukupnih organskih materija, tako i<br />specificnih prekursora DBP u poredenju sa ozonizacijom. Najefikasnije smanjenje sadržaja<br />POM postignuto je TiO2-O3 procesa u baznoj sredini primenom 3,0 mg O3/mg DOC i 1,0 mg<br />TiO2/L (30% DOC, 92-100% PFTHM, PFHAA, PFHAN i PFHK). TiO2-O3 proces pri svim<br />pH vrednostima produkuje manji sadržaj CP u odnosu na ozonizaciju. Veca efikasnost<br />primenjenih procesa u smanjenju sadržaja POM sintetickog matriksa u odnosu na prirodni<br />ukazuju da je frakcija huminske kiseline podložnija oksidacionom tretmanu u odnosu na<br />fulvinsku, kao dominantnu frakciju POM prirodnog matriksa. Kada je u pitanju mehanizam<br />oksidacije POM ispitivanih matriksa, primenom ozonizacije i TiO2-O3 procesa, pri svim pH<br />postignuta je potpuna oksidacija frakcije huminske kiseline do fulvinske kiseline i hidrofilnih<br />jedinjenja. U slucaju ozonizacije, sa povecanjem pH vrednosti sredine, usled povecane<br />produkcije hidroksil radikala iz ozona, povecao se i udeo odnosno sadržaj DOC u hidrofilnoj<br />frakciji ozonirane vode (86%-90%). Raspodela DOC nakon TiO2-O3 procesa pri svim pH<br />vrednostima je oko 70% i 50% u hidrofilnoj frakciji prirodnog i sintetickog matriksa, redom.<br />Frakcija koja se dominantno formira nakon navedenih oksidacionih tretmana je hidrofilna nekisela<br />frakcija. Frakcionisanjem POM nakon oksidacionih tretmana je utvrdeno da su<br />prekursori THM i HAA kako hidrofobne aromaticne strukture, tako i hidrofilna polarna<br />jedinjenja, dok je najreaktivniji prekursorski materijal HAN, CP i HK sadržan u hidrofilnoj<br />frakciji POM.<br />Uvodenjem H2O2 u proces ozonizacije (O3/H2O2 i iO2-O3/H2O2) u slabo baznoj<br />sredini (pH 7-7,5) postignut je jo&scaron; veci stepen oksidacije POM i povecanje udela hidrofilnih<br />struktura (oko 88%) ispitivanih matriksa u odnosu na ozonizaciju i iO2-O3 (oko 70%),<br />primenom 3,0 mg O3/mg DOC; O3:H2O2=1:1 i 1,0 mg iO2/L. Povecanje sadržaja prekursora<br />THM i HAA samo u slucaju prirodnog amtriksa posledica je povecanja reaktivnosti frakcije<br />fulvinske kiseline nakon O3/H2O2 i iO2-O3/H2O2 procesa, u kojoj su ujedno i prekursori HK<br />najzastupljeniji. Najveci sadržaj azotnih DBP (HAN i CP) sadrži hidrofilna frakcija POM.<br />Ispitivanjem kombinovanih procesa ozonizacije i TiO2-O3 i koagulacije utvrdeno je da<br />oksidacioni tretmani imaju pozitivne efekte u uklanjaju POM koagulacijom. Maksimalna<br />efikasnost smanjenja sadržaja DOC od 32% postignuto je primenom 3,0 mg O3/mg DOC i<br />200 mg FeCl3/L, dok su ne&scaron;to niže doze ozona pogodne za uklanjanje prekursora DBP (80-<br />89% PFTHM, PFHAA, PFHAN i PFHK, primenom 0,7-1,0 mg O3/mg DOC i 200 mg<br />FeCl3/L). Prekursori CP koji se formiraju ozonizacijom zaostaju u vodi nakon koagulacije.<br />Rezultati dobijeni tokom istraživanja ukazuju da se primenom razlicitih oksidacionih i<br />unapredenih oksidacionih procesa može smanjiti sadržaj POM i prekursora DBP do<br />odredenog stepena. Kao najefikasniji u uklanjaju kako ukupnih organskih materija, tako i<br />specificih prekursora DBP se pokazao Fenton proces. Kada su u pitanju unapredeni procesi<br />oksidacije zasnovani na primeni ozona, uvodenje katalizatora ili H2O2 kao oksidanta u proces<br />ozonizacije, kao i odabir optimalne pH vrednosti procesa može unaprediti oksidabilnost<br />organskih molekula. Pri tom, poznavanje mehanizama oksidacije POM iz razlicitih izvora<br />primenom ozona i/ili hidroksil radikala, kao i mehanizma uklanjanja POM koagulacijom<br />može se primeniti za odabir i optimizovanje odgovarajuceg procesa u tretmanu vode za pice,<br />a u zavisnosti od kvaliteta sirove vode.</p> / <p>The aim of this work was to examine under laboratory conditions the effects of<br />certain advanced oxidation processes (Fenton process, ozonation, TiO2-catalyzed ozonation, peroxone process and TiO2-catalyzed peroxone process) and coagulation on the content, structure and role of natural organic matter in water as the precursors of chlorine disinfection byproducts. The NOM was characterized by fractionation before and after these oxidation treatments and coagulation, in order to investigate NOM oxidation mechanisms and identify the changes in the reactivity of DBP precursor material (trihalomethanes and haloacetic acids, as the most abundant DBP, and haloacetonitriles, chloropicrin and haloketones, as underresearched, high priority “emerging DBP”). Through analysis of the chemical characteristics of the natural matrix, it was found that the water contains high concentrations of natural organic matter (raw water DOC was 9.92 ± 0.87 mg/L) dominated by substances with a hydrophobic character (14% humic and 65% fulvic acids). The synthetic matrix studied (DOC content of 11.2 ± 0.37 mg/L) contained only the humic acid fraction, and was therefore significantly more hydrophobic compared to the natural one. The greater degree of hydrophobicity in the synthetic matrix relative to the natural matrix resulted in a higher content of precursors of the most frequent chlorine disinfection byproducts, THM and HAA. The THMFP of the natural matrix was 438±88.2 mg/L, compared to 3646±41.3 mg/L for the synthetic matrix, while the HAAFP of the natural matrix was 339±68.9 mg/L, compared to 559±20.5 mg/L for the synthetic matrix. The contents of HAN, CP, and HK precursors were much lower than the THM and HAA precursors. HANFP were 3.65 mg/L for natural, and 7.98 mg/L for the synthetic matrix, whilst CP precursors were not detected. HK precursors were present only in the structure of the natural NOM matrix, with a HKFP of 46.9±5.08 mg/L. Hydrophobic material, as the dominant structure in the investigated NOM matrix, is the basic precursor material of THM and HAA, while the precursors of haloacetonitriles and haloketones are represented mostly in the hydrophilic fraction.<span style="font-size: 12px;">Whilst examining the influence of the Fenton process on the NOM content, under </span><span style="font-size: 12px;">optimal reaction conditions (pH 5, reaction time of 15 min and stirring speed of 30 rpm), </span><span style="font-size: 12px;">depending upon the applied dose of Fe2+, the molar ratio of Fe2+ and H2O2, and the matrix, </span><span style="font-size: 12px;">reductions in the DOC content of 80-95%, in the THMFP of 70-99%, and in the HAAFP of </span><span style="font-size: 12px;">37-92%, were achieved. As a result of removing NOM by oxidation and coagulation, mild </span><span style="font-size: 12px;">fluctuations in the contents of HAN, CP and HK precursors were recorded. </span><span style="font-size: 12px;">The investigation into the effects of ozonation at different pH levels on the content </span><span style="font-size: 12px;">and structure of NOM has shown that ozonation under alkaline conditions is more effective at </span><span style="font-size: 12px;">removing NOM than ozonation under acidic conditions. Catalyzing the ozonation process </span><span style="font-size: 12px;">using TiO2 in water with different pH promotes the reduction of both total organic matter and </span><span style="font-size: 12px;">specific DBP precursors in comparison with ozonation alone. The most effective NOM </span><span style="font-size: 12px;">reduction was achieved using the TiO2-O3 process in alkaline conditions using 3.0 mg O3/mg </span><span style="font-size: 12px;">DOC and 1.0 mg TiO2/L (30% DOC, 92-100% THMFP, HAAFP, HANFP and HKFP). The </span><span style="font-size: 12px;">TiO2-O3 process produces lower amounts of CP at all pH values, relative to ozonation. The </span><span style="font-size: 12px;">applied processes showed increased efficacy in reducing the NOM content of the synthetic </span><span style="font-size: 12px;">matrix compared with the natural matrix, which shows that the humic acids fraction is more </span><span style="font-size: 12px;">susceptible to oxidation treatments than the fulvic acids which are the dominant faction of the </span><span style="font-size: 12px;">natural NOM matrix. Regarding the NOM oxidation mechanism in the investigated matrices, </span><span style="font-size: 12px;">using ozonation and the TiO2-O3 process, complete oxidation of the humic acid fraction to </span><span style="font-size: 12px;">fulvic acids and hydrophilic compounds was achieved at all pH levels. In the case of </span><span style="font-size: 12px;">ozonation, increasing the pH in the matrix lead to an increase in hydroxyl radicals production </span><span style="font-size: 12px;">from ozone, and the proportion or content of DOC in the hydrophilic fraction of ozonated </span><span style="font-size: 12px;">water (86%-90%) increased. The distribution of DOC after the TiO2-O3 process at all pH </span><span style="font-size: 12px;">values was about 70% and 50% in the hydrophilic fraction of the natural and synthetic </span><span style="font-size: 12px;">matrices, respectively. The dominant fraction formed after the oxidation treatments was the </span><span style="font-size: 12px;">hydrophilic non-acid fraction. By NOM fractionation after the oxidation treatments, it was </span><span style="font-size: 12px;">shown that the THM and HAA precursors are hydrophobic aromatic structures and </span><span style="font-size: 12px;">hydrophilic polar compounds, whilst the most reactive precursor materials for HAN, CP and </span><span style="font-size: 12px;">HC are contained in the hydrophilic NOM fraction. </span><span style="font-size: 12px;">Introducing H2O2 into the ozonation process (O3/H2O2 and iO2-O3/H2O2) in weak </span><span style="font-size: 12px;">basic conditions (pH 7 to 7.5) enhances further the degree of NOM oxidation and increases </span><span style="font-size: 12px;">the proportion of hydrophilic structures (88%) in the examined matrices in comparison to </span><span style="font-size: 12px;">ozonation and iO2-O3 (about 70%), using 3.0 mg O3/mg DOC; O3:H2O2=1:1 and 1.0 mg </span><span style="font-size: 12px;">iO2/L. An increase in the THM and HAA precursor contents occurred in the case of the </span><span style="font-size: 12px;">natural matrix as a result of the increased reactivity of the fulvic acid fraction after the </span><span style="font-size: 12px;">O3/H2O2 and iO2-O3/H2O2 processes, and HK precursors were also present. The highest </span><span style="font-size: 12px;">content of nitrogen DBP (HAN and CP) was found in the hydrophilic NOM fraction. </span><span style="font-size: 12px;">By examination of the combined processes of ozonation, TiO2-O3 and coagulation, it was </span><span style="font-size: 12px;">shown that oxidative treatments have a positive effect on NOM removal by coagulation. A </span><span style="font-size: 12px;">maximum efficacy in reducing DOC by 32% was achieved with 3.0 mg O3/mg DOC and </span><span style="font-size: 12px;">200 mg FeCl3/L, whereas slightly lower ozone doses are suitable for the removal of DBP </span><span style="font-size: 12px;">precursors (80-89% THMFP, HAAFP, HANFP and HKFP, using 0.7-1.0 mg O3/mg DOC </span><span style="font-size: 12px;">and 200 mg FeCl3/L). CP precursors which are formed during ozonation remain in the water </span><span style="font-size: 12px;">after coagulation. </span><span style="font-size: 12px;">The results obtained during this investigation show that the application of different oxidation </span><span style="font-size: 12px;">and enhanced oxidation processes can reduce the contents of NOM and DBP precursors to </span><span style="font-size: 12px;">some degree. The most effective process at removing both total organic matter and specific </span><span style="font-size: 12px;">DBP precursors proved to be the Fenton process. With respect to enhanced oxidation </span><span style="font-size: 12px;">processes based upon the use of ozone, by introducing catalysts or H2O2 as an oxidant in the </span><span style="font-size: 12px;">ozonation process and by selecting the optimum pH for the process, the oxidizability of </span><span style="font-size: 12px;">organic molecules can be improved. In addition, knowledge of the NOM oxidation </span><span style="font-size: 12px;">mechanisms from different sources using ozone and / or hydroxyl radicals, as well as the </span><span style="font-size: 12px;">mechanism of NOM removal by coagulation, can be used to select and optimize the most </span><span style="font-size: 12px;">appropriate process in drinking water treatment, depending upon the quality of the raw water.</span></p>
2	Uticaj oksidacionih procesa na bazi ozona, vodonik-peroksida i UV zračenja na sadržaj i reaktivnost prirodnih organskih materija u vodi / The influence of oxidation processes based on ozone, hydrogen peroxide and UV irradiation on the content and reactivity of natural organic matter in water Petronijević Mirjana 28 August 2019 (has links) <p>Cilj  istraživanja  u  okviru  ove  doktorske  disertacije  je  utvrđivanje  efekata  različitih<br />oksidacionih procesa na bazi ozona, vodonik-peroksida i UV zračenja na sadržaj i reaktivnost prirodnih  organskih  materija  (POM)  u  različitim  vodenim  matriksima.  Ispitivanja  su sprovedena  na  a)  podzemnoj  vodi  sa  teritorije  Kikinde  i  Temerina  (prirodni  matriks)  i  b) sintetičkom  vodenom  matriksu  (rastvoru  komercijalno  dostupne  huminske  kiseline),  koji  se među sobom razlikuju po sastavu i strukturi prisutne POM i sadržaju bromida. Za oksidacioni proces  (ozonizacija,  UV  fotoliza,  oksidacija  sa  H<sub> 2</sub>O<sub>2</sub>,  kombinovani  O <sub>3 </sub>/UV  proces  i kombinovani  H <sub>2</sub>O<sub>2</sub><br />/UV  proces)  pojedinačno  ispitan  je  uticaj  različitih  doza  oksidanata  i reakcionih  uslova.Posebna  pažnja  posvećena  je  ispitivanju  uticaja  navedenih  tretmana  na<br />formiranje  neorganskog  bromata,  kao  i  uticaja  na  sadržaj  prekursora   dezinfekcionih nusproizvoda nakon hlorisanja (THM, HAA, HAN, HK i CP).<br />Analiza  hemijskih  parametara  sintetičkog  matriksa  (5,44±0,30  mg  C/l; 0,255±0,015 cm<sup> -1</sup> ;  4,68±0,41  lm<sup> -1</sup> mg <sup>-1 </sup>)  pokazuje  da  u  njemu  preovladavaju  huminnske materije  visoke  hidrofobnosti.  Visok  sadržaj  POM  pretežno  hidrofobnog  karaktera  je zabeležen i u vodi iz Kikinde (5,170,72 mg C/l; 0,2010,001 cm <span id="cke_bm_192S" style="display: none;"> </span><span id="cke_bm_190S" style="display: none;"> </span><sup>-1</sup><span id="cke_bm_192E" style="display: none;"> </span><span id="cke_bm_190E" style="display: none;"> </span> ; 3,88±0,70 lm<span id="cke_bm_193S" style="display: none;"> </span><sup> -1</sup><span id="cke_bm_193E" style="display: none;"> </span> mg<sup> -1</sup> ), dok je  sadrža<span id="cke_bm_194E" style="display: none;"> </span>j  POM  u  sirovoj  vodi  iz  Temerina  (2,060,38  mg  C/l;  0,0500,001  cm<span id="cke_bm_203S" style="display: none;"> </span><span id="cke_bm_201S" style="display: none;"> </span><sup> -1</sup><span id="cke_bm_203E" style="display: none;"> </span><span id="cke_bm_201E" style="display: none;"> </span>  ; 2,43±0,21 lm <span id="cke_bm_204S" style="display: none;"> </span><sup>-1</sup><span id="cke_bm_204E" style="display: none;"> </span> mg <sup>-1</sup><span id="cke_bm_205E" style="display: none;"> </span><span id="cke_bm_202E" style="display: none;"> </span><span id="cke_bm_191E" style="display: none;"> </span><br />) značajno niži i preovladavaju POM hidrofilnog karaktera. Veći stepen hidrofobnosti sintetičkog matriksa u poređenju sa  prirodnim matriksima, rezultovao  je  i  većom  reaktivnosti  organske  materije  sa  hlorom,  &scaron;to  se  može  zaključiti  na<br />osnovu visokih vrednosti PFDBP nakon hlorisanja. Vrednost PFTHM u sintetičkom matriksu iznosi  544±85,9  µg/l,  dok  je  PFTHM  u  kikindskoj  i  temerinskoj  sirovoj  vodi  znatno  niži (279±32,3  i  180±44,0  µg/l,  respektivno).  Vrednost  PFHAA  u  sintetičkom  matriksu  iznosi 484±77,5 µg/l, dok je PFHAA u kikindskoj 244±11,1 µg/l i u temerinskoj vodi 165±32,5 µg/l. Sadržaj  HK  (8,05±3,63  µg/l  sintetički  matriks;  14,91,38  µg/l  Kikinda;  7,400,25  µg/l Temerin)  je  znatno  niži  u  poređenju  sa  prekursorima  THM  i  HAA,  dok  prekursori  HAN  i hlorpikrina  nisu  detektovani  u  sirovoj  vodi.  Nusproizvodi  koji  se  dominantno  formiraju  u svim  ispitivanim  vodenim  matriksima  su  hlorovani  THM  i  HAA,  dok  se  bromovani  DBPformiraju u znatno nižim koncentracijama. Zastupljenost bromovanih DBP u temerinskoj vodi<br />je  znatno  veći  u  poređenju  sa  vodom  iz  Kikinde,  kao  rezultat  prisustva  veće  koncentracije bromida u sirovoj vodi (0,05±0,01 mg Br -/l Temerin; 0,03±0,01 mg Br<br />-/l Kikinda). Ispitivanjem  uticaja  oksidacionih  procesa  (UV  fotolize,  ozonizacije,  oksidacije vodonik-peroksidom)  na  sadržaj  i  reaktivnost  POM  u  ispitivanim  vodenim  matriksima utvrđeno  je  da  tretman  vode  UV  zračenjem  i  vodonik-peroksidom,  kada  se  primenjuju  kao samostalan  tretman,  ne  pokazuju  značajnu  efikasnost  u  smanjenju  sadržaja  POM.Tretman vode  ozonom  se  pokazao  kao  veoma  efikasan  u  uklanjanju  POM  i  u  smanjenju  sadržaja prekursora  DBP  kod  svih  ispitivanih  vodenih  matriksa,  kao  rezultat  smanjenja  reaktivnosti POM  ka  formiranju  ovih  DBP.  Smanjenje  sadržaja  POM  u  vodi  tokom  tretmana  raste  sa povećanjem  primenjene  doze  ozona,  pri  čemu  se  najbolji  rezultati  postižu  pri  najvećoj primenjenoj  dozi  od  3,0  mg  O 3/mg  DOC  (do  32%  DOC,  92%  UV254 sintetički  matriks;  do 17%  DOC,  76%  UV 254  Kikinda;  do  15%  DOC  i  66%  UV254    Temerin).  U  sintetičkom matriksu  najveće  smanjenje  PFTHM  (za  76%)  i  PFHAA  (za  80%)  u  odnosu  na  sadržaj  u sirovoj vodi se postiže pri dozi od 1,0  mg O<sub>3 </sub>/mg DOC. Najveće smanjenje PFTHM (za 38%)<br />i PFHAA (za 42%) u vodi iz Kikinde postiže se pri dozi od 3,0 mg O <sub>3 </sub>/mg DOC. U vodi iz Temerina najveće smanjenje PFTHM (za  27%) je pri dozi od 3,0 mg O <sub>3</sub> /mg DOC, dok se za smnjenje  PFHAA  (za  54%)  najbolje  pokazala  doza  od  1,0  mg  O<br />3 /mg  DOC.  Sadržaj prekursora  HK  i  HAN  (temerinska  voda)  je  veoma  nizak  nakon  tretmana.  Tretman  vode ozonom  vodi  ka  formiranju  DBP  sa  vi&scaron;e   supstituisanih  atoma  broma,  dok  u  vodama  sa srednjim sadržajem bromida (50 µg Br -/l) dovodi do formiranja bromata. Kombinacijom  ozonizacije  sa  UV  zračenjem  se  značajno  može  pospe&scaron;iti  efiksnost uklanjanja  POM  postignuta  primenom  samostalne  ozonizacije.  Najveće  smanjenje  sadržaja POM u  sintetičkom matriksu (za 85% DOC, 98% UV254 i 87% SUVA), u vodi iz Kikinde (za<br />23% DOC, 83% UV 254, 77% SUVA), i vodi iz Temerina (za 15% DOC, 80% UV<br />254 i 75% SUVA), u odnosu na vrednosti u netretiranoj vodi postignuto je pri najvećoj primenjenoj dozi od  3,0  mg  O<sub> 3</sub> /mg  DOC  i  6000  mJ/cm 2 .  Efikasnost  procesa  raste  u  vodama  u  kojima preovladavaju  POM  veće  hidrofobnosti.  MeĎutim,  iako  se  O<sub> 3</sub> /UV  procesom  postiže  visok stepen  smanjenja  PFTHM  u  sintetičkom  matriksu  se  najbolje  pokazao  tretman  ozonom (1,0 mg  O3/mg  DOC),  dok  se  najveće  smanjenje  PFHAA  (82%)  postiže  pri  dozi  ozona  od 1,0 mg O<sub>3/</sub>mg DOC i UV zračenja od 6000 mJ/cm <sup>2 .</sup> U vodi iz Kikinde se PFTHM smanjuje za 50% pri dozi od 3,0 mg O <sub>3</sub>/mg DOC i 6000 mJ/cm 2 , dok se u slučaju uklanjanja prekursora<br />HAA  ozonizacija  pokazala  kao  superiorniji  proces.  U  vodi  iz  Temerina  se  u  pogledu uklanjanja  prekursora  THM  i  HAA  ozonizacija  pokazala  kao  optimalan  proces.  Visok alkalitet  prirodnih  voda  inhibira  radikalski  mehanizam  u  toku  AOP  i  favorizuje  oksidaciju POM molekulskim ozonom.  Prekursori HK se formiraju u  veoma niskim koncentracijama i njihov sadržaj ne varira značajno tokom tretmana. U prirodnim matriksima tokom AOP pri dozi  ozona  od  3,0 mg  O<sub>3</sub> /mg  DOC  dolazi  do  formiranja  HAN,  međutim,  nije  uočen  jasan trend  sa  povećanjem  doze  UV  zračenja.  Tretman  doprinosi  formiranju  bromovanih  vrsta THM,  dok  se  tokom  AOP  pri  najvećoj  dozi  ozona  od  3,0 mg  O<sub>3</sub> /mg  DOC  formiraju bromovani HAN.<br />Najveće  smanjenje  sadržaja  POM  primenom  kombinacije  oksidacije  sa  H <sub>2</sub>O<sub>2</sub><br />i  UV zračenja u sintetičkom matriksu (za do 17% DOC, 70% UV 254 ), u vodi iz Kikinde (za do 22% DOC, 53% UV<sub>254</sub>), i vodi iz Temerina (za do 7% DOC, 68% UV<br /><sub>254 </sub>), u odnosu na vrednosti u sirovoj vodi, se postižu pri dozi H <sub>2</sub>O<sub>2</sub> i UV zračenja od 3,0 mg H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>/mg DOC i 6000 mJ/cm <sup>2</sup> .<br />Najveće  smanjenje  PFTHM  od  54%  u  sintetičkom  matriksu  se  postiže  pri  dozi  od 0 mg H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>/mg DOC i 6000 mJ/cm <sup>2</sup> ,  dok se smanjenje PFHAA (za 35%)  postiže primenom doze vodonik-peroksida i UV zračenja od 1,0 mg H <sub>2</sub>O<sub>2</sub> /mg  DOC i 3000 mJ/cm <sup>2</sup> . U vodi izKikinde  H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> /UV  proces  ne  utiče  značajno  na  sadržaj  prekursora  THM,  dok  se  najveće smanjenje  PFHAA  (za  35%)  postiže  pri  dozi  od  3,0  mg  H<sub> <span id="cke_bm_235S" style="display: none;"> </span>2<span id="cke_bm_235E" style="display: none;"> </span></sub>O<sub>2</sub>/mg  DOC  i  600  mJ/cm <sup>2</sup> .H<span id="cke_bm_184S" style="display: none;"> </span><sub>2</sub><span id="cke_bm_184E" style="display: none;"> </span>O<sub>2</sub><span id="cke_bm_185E" style="display: none;"> </span>/UV  proces  dovodi  do  smanjenja  PFTHM  u  Temerinskoj  vodi  za  74%  pri  dozi  od 3,0 mg H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>/mg DOC i 600 mJ/c<span id="cke_bm_236E" style="display: none;"> </span>m <sup>2</sup> ,  dok primenjeni tretman ne pokazuje značajan uticaj na<br />PFHAA.  Prekursori HK su detektovani u sintetičkom matriksu i temerinskoj vodi u niskim koncentracijama.  U  temerinskoj  vodi  nakon  AOP  pri  dozi  vodonik-peroksida  od 3,0 mg H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> /mg DOC dolazi  do formiranja HAN i hlorpikrina. Primenjeni tretman vodi ka formiranju bromovanih DBP. Svi rezultati dobijeni u toku istraživanja ukazuju na neophodnost optimizacije procesa u  tretmanu  ispitivanih  vodenih  matriksa  i  određivanja  optimalnog  procesa uzimajući  u  obzir<br />karakteristika  sirove  vode  i  efikasnost  koja  se  želi  postići.Kombinacijom  dva  i  vi&scaron;e konvencionalnih  tretmana  i  optimizacijom  reakcionih  uslova  može  se  postići  visoka efikasnost uklanjanja POM, kao i ciljano uklanjanje prekursorskog materijala odabranih DBP, međutim  tretman  vode  ozonom  pri  dozi  od  1,0 mg  O<sub>3</sub><br />/mg  DOC  se  pokazao  kao  optimalan proces.</p> / <p>The aim of the research  of  this  PhD thesis  was  to determine the effects of various oxidation processes based on ozone, hydrogen peroxide and UV irradiation on the content and reactivity of natural organic matter  (NOM)  in different water matrices. The  tests were carried out  on  a)  groundwater  from  the  territory  of  Kikinda  and  Temerin  (natural  matrix)  and  b) synthetic aqueous matrix (solution of commercially available humic  acid), which differ in the composition  and  structure  of  NOM  present  and  the  content  of  bromide.  For  the  oxidation process  (ozonation,  UV  photolysis,  oxidation  with  H 2O2 ,  combined  O 3 /UV  process  and combined  H 2O2 /UV  process),  the  influence  of  different  doses  of  oxidants  and  reaction conditions  was  examined  individually.  Particular  attention  was  paid  to  the  influence  of  the above treatment on the formation of inorganic bromate, as well as the effect on the content of precursors of disinfectant by-products after chlorination (THM, HAA, HAN, HK and CP).Analysis  of  the  chemical  parameters  of  the  synthetic  matrix  (5.44±0.30  mg  C/L; 0.255±0.015 cm -1 ;  4.68±0.41  lm -1 mg -1 )  shows  that  the  high-hydrophobic  humic  compounds predominate in this water. Also, high NOM content of predominantly hydrophobic character was recorded in Kikinda water (5.170.72 mg C/L; 0.2010.001 cm -1 ;  3.88±0.70 lm -1 mg -1 ), while  NOM  content  in  raw  water  from  Temerin  (2.060.38  mg  C/L;  0.0500.001  cm -1 ; 2.43±0.21 lm -1 mg -1 ) significantly lower and predominate NOM of hydrophilic character. A higher degree of hydrophobicity of the synthetic matrix in comparison with  natural matrices, resulted in higher reactivity of organic matter with chlorine, which can be concluded on  the  basis  of  high  PFDBP  values  after  chlorination.  The  PFTHM  value  in  the  synthetic matrix  was  544±85.9 µg/L, while the PFTHM in the raw waters from Kikinda and Temerin was  significantly  lower  (279±32.3  and  180±44.0  µg/L,  respectively).  The  PFHAA  value  in the  synthetic  matrix  was  484±77.5  µg/L,  while  PFHAA  in  the  Kikinda  water  was 223 244±11.1 µg/L  and in  the  Temerin  water  was  165±32.5 µg/L.  The content of  precursors of HK  (8.05±3.63  µg/L  synthetic  matrix;  14.91.38  µg/L  Kikinda;  7.400.25  µg/L  Temerin) was  significantly  lower  compared  to  precursors  of  THMs  and  HAAs,  while  precursors  of HANs  and  chloropicrin  were  not  detected  in  raw  water.  The  by- products  that  were predominantly  formed  in  all  the  tested  water  matrices  were  chlorinated  THMs  and  HAAs, while the brominated DBPs  were  formed at substantially lower concentrations. The presence of  brominated DBPs  in  Temerine  water  were  significantly higher compared to Kikinda water as  a  result  of  the  presence  of  higher  bromide  content  in  raw  water  (0.05±0.01  mg  Br -/L Temerin; 0.03±0.01 mg Br -/L Kikinda). By  examining  the  influence  of  oxidation  processes  (UV  photolysis,  ozonation,hydrogen  peroxide  oxidation)  on  the  content  and  reactivity  of  NOM  in  the  tested  water matrix, it was  found that the UV  irradiation and  treatment by  hydrogen peroxide, when used as an independent treatment, did  not show significant efficacy in reducing the  NOM content. Water treatment by ozone  proved to be very effective in eliminating  NOM and reducing the content of DBP precursors in all tested water  matrices, as a result of the reduction of  NOM reactivity   to  the  formation  of  these  DBPs.  Reduction  of  NOM  content  in  water  during treatment increased  with increasing the applied dose of ozone, with the best results achieved at the highest dosage of  3.0 mg O 3/mg DOC  (up to 32% DOC, 92% UV 254  synthetic matrix, up  to  17%  DOC,  76%  UV 254 Kikinda,  up  to  15%  DOC  and  66%  UV254 Temerin).  In  the synthetic  matrix the highest reduction  in  PFTHM (76%) and PFHAA (by 80%)  compared to raw water content  was  achieved at a dosage  of 1.0 mg O 3/mg DOC. The highest reduction in PFTHM  (38%)  and  PFHAA  (42%)  in  Kikinda  water  was  achieved  at  a  dose  of 3.0 mg O3 /mg DOC. In Temerin water, the highest reduction in PFTHM (27%) was at a dose of  3.0 mg O 3/mg DOC, while the dose of 1.0  mg O3 /mg  DOC  was best shown for removing PFHAA (by 54%). The content of the precursors of HKs and HANs (Temerin water) was very low  after  treatment.  Water  treatment  by  ozone  led  to  the  formation  of  DBPs  with  more substituted bromine atoms, while in waters with a mean bromide content (50 μg Br -/L) led  to bromate formation.Combination of ozonation with UV irradiation can greatly accelerate the effectiveness of  NOM  removal  achieved  by  the  use  of  ozonation  alone.  The  highest  reduction  in  NOM content in the synthetic matrix (by 85% DOC, 98% UV 254 and 87% SUVA), in Kikinda water (by 23%  DOC, 83% UV 254 , 77% SUVA) and water from Temerin (by 15% DOC, 80% UV 254 and 75% SUVA), compared to the values in  raw  water, was achieved at the highest  dose of 3.0  mg  O 3 /mg  DOC  and  6000  mJ/cm 2 .  The  efficiency  of  the  process  was  growing  in  the waters where NOM predominates of hydrophobicity. Although the O 3 /UV process achieved a high  degree  of  reduction  in  PFTHM  in  the  synthetic  matrix  the  ozonation (1.0 mg O3 /mg DOC)  was  proved  as  more  efficient,  while  the  highest  reduction  in  PFHAA (82%)  was  achieved  at  a  ozone  dose  of  1.0  mg  O 3/mg  DOC  and  UV  irradiation  of 6000 mJ/cm 2 . In the water from Temerin,  in case to removal of precursors of THM and HAA, ozonation  was proved  to be an optimal process. High alkalinity of natural waters  inhibits the radical   mechanism  during  AOP  and  favors  NOM  oxidation  with  molecular  ozone.  HKs precursors were formed at very low concentrations and their content did not vary significantly during  the  treatment.  In  natural  matrices  during  the  AOP  at  a  ozone   dose  of 3.0 mg O3 /mgDOC, HANs  were  formed, however, there  was  no clear trend with increasing UV irradiation. The treatment contributed to the formation of brominated THM species, while during  the  AOPs,  brominated  HANs  were  formed  at  the  maximum  dose  of  ozone  of 3.0 mg O3/mg DOC. 224 The largest decrease in  NOM content by the combination of oxidation with H2O2 and UV irradiation in the synthetic matrix (for up to 17% DOC, 70% UV 254 ), in Kikinda water (up to 22% DOC, 53% UV 254), and water from Temerin  (7% DOC, 68% UV 254 ), compared  to the values  in  raw  water,  were  obtained  at  a  dose  of  H 2O2 and  UV  irradiation  of 3.0 mg O3 /mg DOC  and 6000 mJ/cm 2 . The highest PFTHM reduction of 54% in the  synthetic matrix was achieved at a dosage of 1.0 mg H2O2/mg DOC and 6000 mJ/cm 2 , while a decrease in  PFHAA  (35%)  was  achieved  using  a  dose  of  hydrogen  peroxide  and  UV  irradiation  of 1.0 mg H2O2/mg DOC and 3000 mJ/cm 2 . In the water from Kikinda, the H2O2 /UV process did not significantly affect on the THM precursors content, while the highest reduction in PFHAA (35%)  was  achieved  at  a  dose  of  3.0  mg  H2O2/mg  DOC  and  600  mJ/cm 2 .  The  H 2O2 /UV process  led  to  a  decrease  in  PFTHM  in  the  Temerin  water  by  74%  at  a  dose  of 3.0 mg  2O2 /mg  DOC  and  600  mJ/cm 2 ,  whereas  the  treatment  applied  had  no  significant effect on PFHAA. HKs precursors were detected in synthetic matrix and the Temerin water at low  concentrations.  In  the  water  after  the  AOP  at  a  dose  of  3.0  mg  H 2O2 /mg  DOC  of hydrogen  peroxide,  HANs  and  chloropicrin  were  formed.  The  applied  treatment  led  to  the formation of brominated DBPs.<br />All the results obtained during the research indicate the necessity of optimization  the process  in  the  treatment  of  the  examined  water  matrices  and  determination  of  the  optimal process taking into account the characteristics of  raw water and the efficiency to be achieved. By combining two or more conventional treatments and optimizing the reaction conditions, high  NOM removal efficiency can be achieved, as well as removal of the  targeted  precursor material  of  the  selected  DBPs,  but  the  treatment  of  ozone  water  at  a  dose  of 1.0 mg O3 /mg DOC was proved to be an optimal process.</p>

Search results

Efekti odabranih unapredenih procesa oksidacije i koagulacije na sadržaj prirodnih organskih materija u vodi / The effects of selected advanced oxidation processes and coagulation on natural organic matter content in water

Uticaj oksidacionih procesa na bazi ozona, vodonik-peroksida i UV zračenja na sadržaj i reaktivnost prirodnih organskih materija u vodi / The influence of oxidation processes based on ozone, hydrogen peroxide and UV irradiation on the content and reactivity of natural organic matter in water