Studium tvorby meziproduktů fotodegradace tetracyklinu za pomoci fotokatalyzátoru s heteropřechodem g-C3N4/α-Fe2O3 nanočástic imobilizovaném na tenké vrstvě v mikrofotoreaktoru.

Abstract

The rising contamination of water sources by pharmaceuticals and personal care products represents a significant environmental challenge, as these compounds often resist conventional water treatment processes and persist in the environment. Although they usually occur at trace concentrations, their persistence can affect aquatic ecosystems and human health. This work focuses on photodegradation of tetracycline, a widely used antibiotic with degradation half-life of up to several hundred hours. Photocatalysis was chosen as a method for tetracycline degradation, using a heterojunction composite of graphitic carbon nitride and α-Fe2O3 (hematite) nanoparticles, activated by visible light from a mercury-xenon lamp. Experiments were conducted both in a batch reactor with a dispersed catalyst and in a micro-photoreactor with the catalyst immobilized as a thin film. Graphitic carbon nitride was used as the reference catalyst and the results of both configurations were compared. It was found that the microphotoreactor with a thin film based on the g-C3N4/α-Fe2O3 heterojunction composite represents an effective and promising approach for the photocatalytic degradation of tetracycline.

Rostoucí znečištění vodních zdrojů farmaceutickými látkami a výrobky osobní péče představuje významný environmentální problém, neboť tyto sloučeniny často odolávají běžným procesům úpravy vody a přetrvávají v prostředí. Přestože se vyskytují obvykle ve stopových koncentracích, vzhledem k jejich značné stabilitě mohou ovlivňovat vodní ekosystémy i lidské zdraví relativně dlouhodobě. Tato práce se zaměřuje na fotokatalytickou degradaci tetracyklinu, široce používaného antibiotika s poločasem rozkladu až stovky hodin. Jako metoda degradace tetracyklinu byla zvolena fotokatalýza s využitím heteropřechodového kompozitu grafitického nitridu uhlíku s nanočásticemi α-Fe2O3 (hematitu), aktivovaného viditelným světlem z rtuťové xenonové lampy. Experimenty byly vedeny ve vsádkovém reaktoru s dispergovaným katalyzátorem a v mikrofotoreaktoru, kde byl katalyzátor nanesen na tenké vrstvě. Grafitický nitrid uhlíku sloužil tedy jako referenční katalyzátor a výsledky obou uspořádání byly porovnány. Bylo zjištěno, že mikrofotoreaktor s tenkou vrstvou na bázi heteropřechodového kompozitu g-C3N4/α- Fe2O3 představuje efektivní a perspektivní přístup k fotokatalytické degradaci tetracyklinu.