Avanserte oksidasjonsprosesser for nedbryting av 17α-etinyløstradiol i avløpsvann

Abstract

Avløpsrenseanlegg har begrenset effektivitet i fjerning eller nedbryting av stoffer med østrogen aktivitet, og disse havner da i miljøet. Dette utgjør en risiko for uønskede effekter, særlig for akvatisk liv, da østrogene stoffer anses som hormonforstyrrende forurensninger. Det har blitt gjort mye forskning på området de siste tiårene, og ulike måter av avanserte oksidasjonsprosesser (AOP) har blitt undersøkt med hensyn på fjerning og nedbryting av de ulike østrogenene. I denne oppgaven har effekten av nedbryting eller fjerning av østrogenet 17α-etinyløstradiol (EE2) har blitt diskutert for følgende avanserte oksidasjonsprosesser: fotolyse, fotokatalyse, sonolyse, sterke oksidanter og Fenton-baserte reaksjoner. Resultater fra ulike studier på disse metodene viser at det er flere faktorer som er med på å påvirke effektiviteten av prosessene, deriblant pH og stoffsammensetning i løsningen, som viser til at det er viktig å ta hensyn til de naturlige forholdene i avløpsvann i utviklingen og vurderingen av prosessene. I tillegg produserer noen av prosessene intermediater eller biprodukter som er ukjente eller giftige, og dette er også faktorer som må med i vurderingen. Basert på dette, har de avanserte oksidasjonsprosessene sonolyse og oksidasjon med ferrat utpekt seg som særlig gode kandidater for å fjerne EE2 fra avløpsvann. AOP generelt har vist seg å være en god metode for å bryte ned EE2 med høyere effektivitet enn avløpsrenseannlegg har, og med gode muligheter for videreutvikling og forbedring av de ulike AOP.

Wastewater treatment plants do not have a sufficient efficiency for the removal or degradadation of compounds with estrogenic activity, and these compounds end up in the environment as a result. This poses a risk of adverse effects, especially for aquatic life forms, since estrogenic compounds are considered to be endocrine disruptors. A lot of research on the field has been done the last decades, and different forms of advanced oxidation processes (AOP) have been investigated with respect to removal and degradation of the different estrogenic compounds. In this assignment, the efficiency of degradation and removal of 17$\alpha$-ethinylestradiol (EE2) have been discussed for the following AOP: photolysis, photocatalysis, strong oxidizers, Fenton-based reactions and sonolysis. Results from different studies on these AOP suggest that there are multiple factors that may influence the efficiency of removal, e.g. pH and solution composition, suggesting that it is important to take the natural conditions in wastewater when developing and assessment of the AOPs. Additionally, some of the processes produce toxic or unknown intermediates or by-products, and these too have to be taken into consideration assessing the AOPs. Based on this, the AOPs sonolysis and oxidation with ferrate have shown to be remarkable candidates for removal-processes of EE2 from wastewater. Generally, AOP has shown to be a good method for degradation of EE2, with a higher efficiency than observed from wastewater treatment plants, and shows promising opportunities for further development and improvement of the different AOPs.