Advanced search
1 file | 13.02 MB Add to list

Micropollutant degradation using nonthermal plasma-based advanced oxidation and reduction processes : the role of reactive species

Changtao Chen (UGent)
(2025)
Author
Promoter
(UGent) , (UGent) and (UGent)
Organization
Abstract
Niet-thermisch plasma-gebaseerde geavanceerde oxidatie- en reductieprocessen (AORPs) bieden veelbelovend potentieel voor de afbraak van microverontreinigingen in zowel huishoudelijk als industrieel afvalwater. Voordat deze technologie praktisch toegepast kan worden, moeten echter diverse kritische onderzoekshiaten worden aangepakt. Allereerst is er in bestaand onderzoek vaak slechts aandacht voor een beperkt aantal verontreinigingen, wat leidt tot een beperkt inzicht in de bredere toepasbaarheid van de technologie. Daarnaast wordt vooral gefocust op basismechanismen, terwijl de praktische uitdagingen bij de behandeling van complex reëel afvalwater meestal worden genegeerd. Verder is de rol van door plasma gegenereerde reactieve deeltjes in het afbraakmechanisme nog onvoldoende begrepen, wat de optimalisatie van deze processen voor industriële toepassingen belemmert. Dit proefschrift richt zich daarom op het verbeteren van de benutting van reactieve deeltjes in niet-thermisch plasma-gebaseerde AORPs voor de afbraak van microverontreinigingen. In Hoofdstuk 1 worden de interacties tussen reactieve deeltjes en microverontreinigingen beschreven, en in Hoofdstuk 2 worden de specifieke onderzoeksdoelstellingen en de structuur van het proefschrift gepresenteerd. Hoofdstuk 3 biedt details over de experimentele opstellingen en methoden. Hoofdstukken 4 en 5 richten zich op oxidatieprocessen (AOPs), waarbij onder meer een nieuwe cascade-reactor werd ontwikkeld voor de afbraak van microverontreinigingen zoals atrazine, alachloor, diuron, 1,7-α-ethinylestradiol en bisfenol A. Een gasstroomsnelheid van 0,4 SLM, waterstroomsnelheid van 100 mL/min en een ontladingsvermogen van 25 W werden geïdentificeerd als optimale condities, resulterend in afbraakefficiënties van 84-98% met een energieverbruik van 2,4-5,3 kWh/m³. Hoofdstuk 5 benadrukt de rol van O-atomen en beschrijft de afbraakroutes van atrazine door O-atomen, met als voornaamste mechanismen dealkylering en dechlorering. Hoofdstukken 6, 7 en 8 gaan over reductieprocessen (ARPs), specifiek gericht op de afbraak van PFAS. In Hoofdstuk 6 wordt een diëlektrische barrière-ontlading (DBD) reactor met een Cr2O3-gecoate elektrode ontwikkeld voor de afbraak van perfluoroctaanzuur (PFOA), waarbij afbraakefficiënties van 95% werden bereikt bij een energieverbruik van 167 kWh/m³. De Cr2O3-coating katalyseerde de afbraak van H2O2 en O3, wat leidde tot een verhoogde blootstelling aan •OH. Hoofdstuk 7 onderzoekt de afbraak van verschillende PFAS en toont aan dat korte keten PFAS moeilijker afbreekbaar zijn dan lange keten PFAS. In Hoofdstuk 8 wordt een nieuw tweestapsproces ontwikkeld dat niet-thermisch N2-plasma combineert met een denitrificerende biofilmreactor, waarbij PFOA en PFDA afbraakefficiënties van respectievelijk 45% en 60% worden behaald. Dit proefschrift biedt waardevolle inzichten in de afbraak van microverontreinigingen door niet-thermisch plasma-gebaseerde AORPs en belicht de interacties van oxidatieve en reductieve deeltjes met microverontreinigingen. Het benadrukt de noodzaak tot optimalisatie van de benutting van reactieve deeltjes voor een efficiëntere en duurzamere afvalwaterbehandeling.

Downloads

  • (...).pdf
    • full text (Published version)
    • |
    • UGent only
    • |
    • PDF
    • |
    • 13.02 MB

Citation

Please use this url to cite or link to this publication:

MLA
Chen, Changtao. Micropollutant Degradation Using Nonthermal Plasma-Based Advanced Oxidation and Reduction Processes : The Role of Reactive Species. Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering, 2025.
APA
Chen, C. (2025). Micropollutant degradation using nonthermal plasma-based advanced oxidation and reduction processes : the role of reactive species. Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering, Ghent, Belgium.
Chicago author-date
Chen, Changtao. 2025. “Micropollutant Degradation Using Nonthermal Plasma-Based Advanced Oxidation and Reduction Processes : The Role of Reactive Species.” Ghent, Belgium: Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering.
Chicago author-date (all authors)
Chen, Changtao. 2025. “Micropollutant Degradation Using Nonthermal Plasma-Based Advanced Oxidation and Reduction Processes : The Role of Reactive Species.” Ghent, Belgium: Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering.
Vancouver
1.
Chen C. Micropollutant degradation using nonthermal plasma-based advanced oxidation and reduction processes : the role of reactive species. [Ghent, Belgium]: Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering; 2025.
IEEE
[1]
C. Chen, “Micropollutant degradation using nonthermal plasma-based advanced oxidation and reduction processes : the role of reactive species,” Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering, Ghent, Belgium, 2025.
@phdthesis{01JFFJWE9K26XHBRT6JKSNJNWY,
  abstract     = {{Niet-thermisch plasma-gebaseerde geavanceerde oxidatie- en reductieprocessen (AORPs) bieden veelbelovend potentieel voor de afbraak van microverontreinigingen in zowel huishoudelijk als industrieel afvalwater. Voordat deze technologie praktisch toegepast kan worden, moeten echter diverse kritische onderzoekshiaten worden aangepakt. Allereerst is er in bestaand onderzoek vaak slechts aandacht voor een beperkt aantal verontreinigingen, wat leidt tot een beperkt inzicht in de bredere toepasbaarheid van de technologie. Daarnaast wordt vooral gefocust op basismechanismen, terwijl de praktische uitdagingen bij de behandeling van complex reëel afvalwater meestal worden genegeerd. Verder is de rol van door plasma gegenereerde reactieve deeltjes in het afbraakmechanisme nog onvoldoende begrepen, wat de optimalisatie van deze processen voor industriële toepassingen belemmert. Dit proefschrift richt zich daarom op het verbeteren van de benutting van reactieve deeltjes in niet-thermisch plasma-gebaseerde AORPs voor de afbraak van microverontreinigingen. In Hoofdstuk 1 worden de interacties tussen reactieve deeltjes en microverontreinigingen beschreven, en in Hoofdstuk 2 worden de specifieke onderzoeksdoelstellingen en de structuur van het proefschrift gepresenteerd. Hoofdstuk 3 biedt details over de experimentele opstellingen en methoden. Hoofdstukken 4 en 5 richten zich op oxidatieprocessen (AOPs), waarbij onder meer een nieuwe cascade-reactor werd ontwikkeld voor de afbraak van microverontreinigingen zoals atrazine, alachloor, diuron, 1,7-α-ethinylestradiol en bisfenol A. Een gasstroomsnelheid van 0,4 SLM, waterstroomsnelheid van 100 mL/min en een ontladingsvermogen van 25 W werden geïdentificeerd als optimale condities, resulterend in afbraakefficiënties van 84-98% met een energieverbruik van 2,4-5,3 kWh/m³. Hoofdstuk 5 benadrukt de rol van O-atomen en beschrijft de afbraakroutes van atrazine door O-atomen, met als voornaamste mechanismen dealkylering en dechlorering. Hoofdstukken 6, 7 en 8 gaan over reductieprocessen (ARPs), specifiek gericht op de afbraak van PFAS. In Hoofdstuk 6 wordt een diëlektrische barrière-ontlading (DBD) reactor met een Cr2O3-gecoate elektrode ontwikkeld voor de afbraak van perfluoroctaanzuur (PFOA), waarbij afbraakefficiënties van 95% werden bereikt bij een energieverbruik van 167 kWh/m³. De Cr2O3-coating katalyseerde de afbraak van H2O2 en O3, wat leidde tot een verhoogde blootstelling aan •OH. Hoofdstuk 7 onderzoekt de afbraak van verschillende PFAS en toont aan dat korte keten PFAS moeilijker afbreekbaar zijn dan lange keten PFAS. In Hoofdstuk 8 wordt een nieuw tweestapsproces ontwikkeld dat niet-thermisch N2-plasma combineert met een denitrificerende biofilmreactor, waarbij PFOA en PFDA afbraakefficiënties van respectievelijk 45% en 60% worden behaald. Dit proefschrift biedt waardevolle inzichten in de afbraak van microverontreinigingen door niet-thermisch plasma-gebaseerde AORPs en belicht de interacties van oxidatieve en reductieve deeltjes met microverontreinigingen. Het benadrukt de noodzaak tot optimalisatie van de benutting van reactieve deeltjes voor een efficiëntere en duurzamere afvalwaterbehandeling.}},
  author       = {{Chen, Changtao}},
  isbn         = {{9789463578202}},
  language     = {{eng}},
  pages        = {{XXIX, 230}},
  publisher    = {{Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering}},
  school       = {{Ghent University}},
  title        = {{Micropollutant degradation using nonthermal plasma-based advanced oxidation and reduction processes : the role of reactive species}},
  year         = {{2025}},
}