Σύνθεση νανοσωματιδίων μαγνησίας για φωτοκαταλυτική
αποδόμηση φαρμακευτικών αποβλήτων.

Δούρου, Παναγιώτα; Dourou, Panagiota

dc.contributor.author	Δούρου, Παναγιώτα	el
dc.contributor.author	Dourou, Panagiota	en
dc.date.accessioned	2025-03-26T12:06:23Z
dc.date.available	2025-03-26T12:06:23Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61468
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29164
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Φωτοκατάλυση	el
dc.subject	Φαρμακευτικά απόβλητα	el
dc.subject	Σιπροφλοξασίνη	el
dc.subject	Νανοσωματίδια MgO	el
dc.subject	Ciprofloxacin	en
dc.subject	Pharmaceutical waste	en
dc.subject	Photocatalysis	en
dc.subject	MgO nanoparticles	en
dc.subject	Precipitation method	en
dc.subject	Μέθοδος καταβύθισης	el
dc.title	Σύνθεση νανοσωματιδίων μαγνησίας για φωτοκαταλυτική αποδόμηση φαρμακευτικών αποβλήτων.	el
dc.title	Synthesis of magnesium nanoparticles for the photocatalytic degradation of pharmaceutical waste	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Νανοϋλικά/Νανοτεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-07
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια, τα φαρμακευτικά προϊόντα, συμπεριλαμβανομένων των αντιβιοτικών, έχουν αναδειχθεί ως ρυπαντές των υδάτων, λόγω της συνεχούς εισόδου τους στο υδάτινο περιβάλλον, ακόμη και όταν ανιχνεύονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Συγκεκριμένα, η συσσώρευση των φθοριοκινολόνων (FQs), αντιβιοτικών χαμηλής βιοαποικοδομησιμότητας που χρησιμοποιούνται για ανθρώπινα και κτηνιατρικά φάρμακα, στο υδάτινο περιβάλλον, προκαλεί αυξανόμενη ανησυχία στην επιστημονική κοινότητα, μιας και μπορεί να προκαλέσει ανθεκτικότητα στα βακτήρια, τα οποία έχουν περαιτέρω τη δυνατότητα να μολύνουν τον άνθρωπο, αποτελώντας σοβαρή απειλή για την ανθρώπινη υγεία. Λαμβάνοντας υπόψη τα ανωτέρω, στην παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε η σύνθεση νανοσωματιδίων οξειδίου του μαγνησίου (MgO) μέσω μιας απλής μεθόδου καταβύθισης. Τα συντιθέμενα νανοσωματίδια χαρακτηρίστηκαν πλήρως με την εφαρμογή διαφόρων τεχνικών, όπως XRD, FTIR, XPS, TGA, UV-Vis, DLS, PL και FESEM, προκειμένου να ελεγχθεί η ανάπτυξη ενός αποτελεσματικού καταλύτη για την φωτοκαταλυτική αποδόμηση φαρμακευτικών αποβλήτων. Για τον προκαταρκτικό έλεγχο της φωτοκαταλυτικής δραστικότητας των συντιθέμενων νανοσωματιδίων MgO υπό την έκθεση σε ορατό και υπεριώδες (UV) φως, διερευνήθηκε η αποδόμηση της συνθετικής οργανικής βαφής ροδαμίνης Β (RhB), μιας ευρέως εντοπιζόμενης χρωστικής σε βιομηχανικά και αστικά λύματα, η οποία έχει μελετηθεί εκτενώς σε προηγούμενες έρευνες και εμφανίζει σχετικά απλή συμπεριφορά κατά την αποδόμηση. Εν συνεχεία, τα νανοσωματίδια MgO αξιολογήθηκαν ως προς την φωτοκαταλυτική δραστικότητα τους έναντι της αποδόμησης της σιπροφλοξασίνης (CIP), μιας ευρύτατα χρησιμοποιούμενης φθοριοκινολόνης που έχει αναδειχτεί ως ουσία υψηλής προτεραιότητας ως προς τις επιπτώσεις της στο περιβάλλον. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που ελήφθησαν, τα νανοσωματίδια MgO, που συντέθηκαν χαρακτηρίζονταν από ενδοκεντρωμένη κυβική δομή με ενισχυμένη κρυσταλλικότητα και υψηλή καθαρότητα, καθώς και μέσο μέγεθος κρυσταλλιτών 18.50 nm. Επίσης, εμφάνισαν τιμή ενεργειακού διακένου ίσου με 5.30 eV, και ζ-δυναμικό -27.6 mV, υποδεικνύοντας την σχετική σταθερότητα τους σε κολλοειδές σύστημα. Βάσει των δεδομένων που προέκυψαν από τα πειράματα φωτοκαταλυτικής απόδοσης, επετεύχθη η πλήρης αποδόμηση της RhB υπό την επίδραση υπεριώδους ακτινοβολίας εντός 180 λεπτών, καθώς και ποσοστό αποδόμησης 78.10% υπό την επίδραση ορατής ακτινοβολίας. Στην περίπτωση της CIP, παρατηρήθηκαν ποσοστά αποδόμησης ίσα με 93.9% και 63.5% υπό την επίδραση υπεριώδους και ορατής ακτινοβολίας αντίστοιχα, υποδεικνύοντας την επιλεκτική δραστικότητα των νανοσωματιδίων MgO έναντι της φωτοκαταλυτικής αποδόμησης διαφορετικών οργανικών ρύπων. Επίσης, διαπιστώθηκε ότι η κινητική της φωτοκαταλυτικής αντίδρασης των οργανικών ρύπων ακολουθεί νόμο ρυθμού ψευδο-πρώτης τάξης. Τέλος, τα πειράματα επαναχρησιμοποίησης των νανοσωματιδίων MgO σε πολλαπλούς κύκλους αποδόμησης της χρωστικής RhB επιβεβαίωσαν την υψηλή φωτοσταθερότητα τους, γεγονός που τα καθιστά υποσχόμενους φωτοκαταλύτες υψηλής απόδοσης για πρακτικές εφαρμογές στην επεξεργασία λυμάτων.	el
heal.abstract	In recent years, pharmaceuticals, including antibiotics, have emerged as water pollutants due to their continuous release into the aquatic environment. Specifically, the accumulation of fluoroquinolones (FQs), low-biodegradability antibiotics used in both human and veterinary medicine, in aquatic environments raises increasing concerns within the scientific community, as they can induce bacterial resistance. This resistance has the potential to affect humans, posing a serious threat to public health. Taking the above into account, this study synthesized magnesium oxide (MgO) nanoparticles using a simple precipitation method. The synthesized nanoparticles were fully characterized using various techniques such as XRD, FTIR, XPS, TGA, UV-Vis, DLS, PL, and FESEM to assess the development of an efficient catalyst for the photocatalytic degradation of pharmaceutical waste. For the preliminary evaluation of the photocatalytic activity of the synthesized MgO nanoparticles under visible and ultraviolet (UV) light exposure, the degradation of the synthetic organic dye rhodamine B (RhB) was investigated. RhB is a widely detected dye in industrial and municipal wastewater, extensively studied in previous research, and exhibits relatively simple degradation behavior. Subsequently, the MgO nanoparticles were evaluated for their photocatalytic activity in the degradation of ciprofloxacin (CIP), a widely used fluoroquinolone that has been identified as a high-priority substance regarding its environmental impacts. According to the results obtained, the synthesized MgO nanoparticles exhibited a face-centered cubic (fcc) structure with enhanced crystallinity and high purity, as well as an average crystallite size of 18.50 nm. They also showed a band gap value of 5.30 eV and a ζ-potential of -27.6 mV, indicating their relative stability in colloidal systems. Based on the data from the photocatalytic performance experiments, complete degradation of RhB was achieved under UV light within 180 minutes, along with a degradation rate of 78.1% under visible light exposure. In the case of CIP, degradation rates of 93.9% and 63.5% were observed under UV and visible light exposure, respectively, indicating the selective activity of MgO nanoparticles in the photocatalytic degradation of different organic pollutants. It was also found that the kinetics of the photocatalytic reaction for organic pollutants followed a pseudo-first-order rate law. Finally, the reusability experiments of the MgO nanoparticles in multiple RhB degradation cycles confirmed their high photostability, making them promising high-performance photocatalysts for practical applications in wastewater treatment.	en
heal.advisorName	Παυλάτου, Ευαγγελία
heal.advisorName	Pavlatou, Evaggelia	en
heal.committeeMemberName	Πρωτογέρου, Αιμιλία	en
heal.committeeMemberName	Protogerou, Emilia	en
heal.committeeMemberName	Καραντώνης, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Karantonis, Antonis	en
heal.committeeMemberName	Pavlatou, Evaggelia	en
heal.committeeMemberName	Παυλάτου, Ευαγγελία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Γενικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	120 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false