1. Inicio
  2. Atrás
Título: Treatment of ibuprofen containing industrial first wash-water by ozonation, sonication, ozonation/H2O2 ozonation/sonication and sonication/H2O2
Autores: Danylo, Félix
Fecha: 2011
Publicador: McGill University - MCGILL
Fuente:
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
Tema: Engineering - Chemical
Descripción: Ibuprofen (IBP) is one of the most prescribed drugs. It has been shown that IBP resist physicochemical wastewater treatment (Gagnon and Lajeunesse 2008). Also, IBP has a known negative effect on algae (Brown et al. 2007). This research focused on removal of aqueous IBP using five different oxidative techniques: ozonation, ozonation with hydrogen peroxide, ozone with sonication, sonication with hydrogen peroxide and sonication alone. IBP and chemical oxidation demand (COD) removals were monitored for experiments performed over a range of operating conditions: pH (4 to 7), temperature (5 to 25ºC), applied ozone dose (8 to 16 mg/L) and applied power 5 watts. Solutions of 5 mg/L IBP were treated in a custom-designed semi-continuous 900-mL reactor. The design allowed the application of ozone and ultrasounds from the bottom of the reactor either separately or simultaneously. A synergic effect was observed for the combined treatment O3/sonication. This might be explained by the higher mass transfer of ozone in the solution observed in presence of ultrasounds. Although H2O2 significantly increased the IBP removal when used in combination with O3, the addition during sonication did not result in increased IBP removal. Four transformation products were detected as new peaks on the HPLC chromatograms. Oxo-ibuprofen, 4-acetylbenzoic acid, 4-ethybenzaldehyde and oxalic acid were identified as products using LC/MS. COD analyses indicated low degrees of mineralization in the range of 11 to 41%. The highest IBP and COD removals of 95% and 41% were obtained with O3/H2O2 performed at 15ºC and pH 7. Optimized parameters for each technique were applied to IBP contained in first wash-water produced at an ibuprofen processing plant (Wyeth, St-Laurent, Quebec, Canada). The industrial first wash water had an IBP concentration of 582ppm. All experiments with first-wash-water were compared to results obtained in a synthetic solution of equivalent IBP concentration in pure water. For all oxidation techniques, a higher IBP removal was obtained in the wash-water and the highest IBP removal of 16% was obtained with O3/H2O2. To the author's knowledge, this project was the first study comparing all these techniques and considering the treatment of first wash-water of an industrial plant.
L'ibuprofène (IBP) est un des composés pharmaceutiques les plus prescrits. L'IBP résiste au traitement physico-chimique des eaux usées (Gagnon and Lajeunesse 2008). L'IBP a également été identifié comme ayant des effets négatifs sur des algues (Brown et al. 2007). Cette recherche s'est concentrée sur l'élimination de l'IBP aqueux par cinq techniques d'oxydation dont l'ozonation, l'ozonation couplée au peroxyde d'hydrogène, l'ozonation couplée à la sonification, la sonification couplée au peroxyde d'hydrogène et la sonification seule. La diminution d'IBP et la demande chimique en oxygène ont été déterminées pour chaque technique oxydative opérées sous les paramètres d'opération suivants : pH (4 à 7), température (5 à 25ºC), dose d'ozone (8 à 16 mg/L) et puissance de sonication (0-5 Watts). Une solution de 5 ppm d'IBP a été traitée dans un réacteur semi continu de 900 mL conçu pour ce projet. Le design de ce réacteur permet au bas du réacteur l'alimentation d'ozone et l'émission d'ultrasons, séparément ou simultanément. Un effet synergique a été observé lorsque l'ozone est combiné à la sonification. Cette synergie peut être expliquée par l'augmentation du transfert de masse de l'ozone dans la solution due au champ d'ultrasons. L'ajout de H2O2 a augmenté significativement l'élimination d'IBP lorsque combiné avec l'ozone. L'addition durant la sonification a démontré aucun effet. Quatre produits de transformation ont été identifiés par LC/MS : oxo-IBP, acide 4-acetylbenzoïque, 4-athylbenzaldehyde et l'acide oxalique. Les analyses de COD ont indiqué un degré de minéralisation allant de 11 à 41%. L'élimination la plus significative d'IBP et de COD a été de 95% et 41%, obtenu lors du traitement avec l'O3/H2O2 à une température de 15ºC et un pH de 7. Les paramètres optimaux pour chaque technique d'oxydation ont été appliqués à une eau de premier lavage d'un procédé industriel de comprimés d'ibuprofène fourni par Wyeth, St Laurent, Québec, Canada, ayant une concentration d'IBP de 582 ppm. Une plus grande élimination d'IBP a été obtenue dans l'eau de lavage comparativement à une solution synthétique de même concentration et ce, pour chaque technique étudiée. La plus importante élimination d'IBP dans l'eau de lavage, d'une valeur de 16%, a été obtenue avec le traitement d'O3/H2O2. Selon l'auteur, cette étude constitue une première comparaison systématique de ces techniques et la première étude du traitement d'une première eau de lavage industrielle.
Idioma: en