Degradation of pesticides in aqueous solutions using plasma bubbles
| datacite.contributor.RelatedPerson | Πασπαράκης, Γεώργιος | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Κουζούδης, Δημήτριος | |
| datacite.contributor.Supervisor | Αγγελόπουλος, Χρήστος | |
| dc.contributor.author | Μπαστάνη, Αλεξάνδρα | |
| dc.contributor.other | Bastani, Alexandra | |
| dc.date.accessioned | 2025-07-22T06:07:32Z | |
| dc.date.available | 2025-07-22T06:07:32Z | |
| dc.date.issued | 2025-07-08 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.abstract | For the purpose of the present thesis, the degradation of the pesticide atrazine in aqueous solutions using cold plasma bubbles was investigated, employing two different plasma bubbles reactors. Specifically, atrazine solutions were prepared using both tap water and ultrapure water as a water matrix. For each water matrix, the physicochemical parameters, like the pH and electrical conductivity values, were determined at different plasma treatment times. What is more, the different plasma generated reactive species present in both water matrices were identified and quantified both in the liquid phase of the solution, using a variety of different analytical techniques, and in the gaseous phase in the bubbles reactor, above the liquid solution, using optical emission spectroscopy (OES). After the water characterization, atrazine solutions with varying concentrations and the presence or absence of different scavengers were prepared, in order to evaluate the degradation efficiency of the atrazine solutions under controlled plasma treatment in various experimental environments. The degradation of the pollutant was examined in two different plasma bubbles reactors, the DBD Bubbles reactor and the Corona Bubbles reactor, which was designed by modifying the DBD Bubbles reactor. In order to compare the atrazine degradation in the two pollutants, experiments were conducted under the same treatment conditions (voltage, frequency, plasma gas and plasma gas flow rate) in both bubbles reactors. Moreover, experiments were conducted employing different plasma gases, to evaluate their impact on atrazine degradation. Furthermore, kinetic parameters of the degradation reactions of atrazine, such as their reaction rates and reaction constants were determined under different experimental conditions. In addition, the removal efficiency of total organic carbon (TOC) of the initial atrazine solutions was determined. Last but not least, the electrical characteristics of the discharges, which include the voltage, current and power values, as well as the production yield of the major plasma-generated reactive species participating in the degradation of atrazine were calculated. The main purpose of this experimental series was to compare the performance of the two plasma bubbles reactors in terms of atrazine degradation efficiency, while also investigating the influence of the water matrix quality on the process, aiming to define the optimal operational conditions for an energy-efficient, cost effective and environmentally sustainable plasma treatment process. | |
| dc.description.translatedabstract | Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, μελετήθηκε η αποδόμηση του φυτοφαρμάκου Ατραζίνη σε υδατικά διαλύματα μέσω εξεργασίας με φυσαλίδες ψυχρού πλάσματος, με χρήση δύο διαφορετικών αντιδραστήρων. Ειδικότερα, μελετήθηκαν διαλύματα ατραζίνης με χρήση τόσο νερού βρύσης, όσο και απεσταγμένου νερού ως μήτρα νερού. Για την κάθε μήτρα νερού, πραγματοποιήθηκε ανάλυση τόσο των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών της, υπολογίζοντας το pH και την ηλεκτρική αγωγιμότητά τους έπειτα από διαφορετικούς χρόνους επεξεργασίας με πλάσμα, όσο και ταυτοποίηση και ποσοτικοποίηση των δραστικών ειδών του πλάσματος τόσο στην υγρή φάση των διαλυμάτων, με χρήση κατάλληλων αναλυτικών τεχνικών, όσο και στην αέρια φάση πάνω από αυτό, με τη βοήθεια της οπτικής φασματοσκοπίας. Τον χαρακτηρισμό του νερού ακολούθησε η παρασκευή διαλυμάτων ατραζίνης με διαφορετικές συγκεντρώσεις, παρουσία ή απουσία ουσιών δέσμευσης διαφορετικών δραστικών ειδών (scavengers), για την μελέτη η ικανότητα αποδόμησης της ατραζίνης υπό συγκεκριμένες συνθήκες επεξεργασίας πλάσματος για διαφορετικές συνθήκες διαλύματος. Η αποδόμηση του ρύπου στα διαλύματα αυτά μελετήθηκε σε δύο αντιδραστήρες φυσαλίδων ψυχρού πλάσματος, στον DBD Bubbles αντιδραστήρα, και στον Corona Bubbles αντιδραστήρα, ο οποίος προέκυψε από τροποποίηση του πρώτου. Η σύγκριση των δύο αντιδραστήρων πραγματοποιήθηκε υπό τις ίδιες συνθήκες πλάσματος (τάση, συχνότητα, αέριο πλάσματος, ροή αερίου πλάσματος), ενώ πραγματοποιήθηκαν και πειράματα για την παρακολούθηση της αποδόμησης της ατραζίνης παρουσία διαφορετικών αερίων πλάσματος. Επιπλέον, υπολογίστηκαν οι κινητικές παράμετροι των αντιδράσεων αποδόμησης της ατραζίνης, όπως είναι η ταχύτητα της αντίδρασης αποδόμησης και η σταθερά αυτής, στις διάφορες πειραματικές συνθήκες που αναφέρθηκαν. Επιπρόσθετα, έγινε μελέτη για τον προσδιορισμό του ποσοστού απομάκρυνσης του ολικού οργανικού άνθρακα (TOC) κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας με πλάσμα. Τέλος, για τους δύο αντιδραστήρες μελετήθηκαν τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά της διεργασίας, τα οποία είναι η τάση, η ένταση και η ισχύς καθ’ όλη την πειραματική διαδικασία, καθώς επίσης και η απόδοση παραγωγής των σημαντικότερων δραστικών ειδών που συμμετέχουν στην αποδόμησης της ατραζίνης. Σκοπός της εργασίας αυτής ήταν η σύγκριση της αποδοτικότητας των δυο αντιδραστήρων φυσαλίδων πλάσματος στη διεργασία διάσπασης της ατραζίνης, καθώς επίσης και η μελέτη της επίδρασης του είδους και της ποιότητας της μήτρας νερού στην διαδικασία, ώστε να βρεθούν οι βέλτιστες συνθήκες για τη διεργασία, για να είναι ενεργειακά και οικονομικά βιώσιμη, αλλά και αποδοτική. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/30186 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Atrazine | |
| dc.subject | Cold atmospheric plasma | |
| dc.subject | plasma bubbles | |
| dc.subject | Dielectric barrier discharge | |
| dc.subject | Reactive oxygen and nitrogen species | |
| dc.subject | Energy efficiency | |
| dc.subject | Wastewater | |
| dc.subject | Corona discharge | |
| dc.subject.alternative | Ατραζίνη | |
| dc.subject.alternative | Ψυχρό ατμοσφαιρικό πλάσμα | |
| dc.subject.alternative | φυσαλίδες πλάσματος | |
| dc.subject.alternative | Αντιδραστήρας διπλού διηλεκτρικού φράγματος | |
| dc.subject.alternative | Δραστικά είδη οξυγόνου και αζώτου | |
| dc.subject.alternative | Ενεργειακή απόδοση | |
| dc.subject.alternative | Λύματα | |
| dc.title | Degradation of pesticides in aqueous solutions using plasma bubbles | |
| dc.title.alternative | Αποδόμηση φυτοφαρμάκων σε υδατικά διαλύματα με φυσαλίδες πλάσματος |