Ministry of Education, Science and Technological Development
National Repository of Dissertations in Serbia (NaRDuS)Not a member yet
15259 research outputs found
Sort by
The influence of coagulation process conditions on theefficiency of microplastic removal in water treatment
No full textThe objective of this study was to investigate the influence of coagulation conditions on the removal efficiency of microplastics (polyethylene – PE, polyvinyl chloride – PVC) and textile microfibers (synthetic and a mix of synthetic and cotton fibers) from different water matrices: Danube river water, municipal wastewater effluent (MWW) from a wastewater treatment plant (WWTP), washing machine wastewater effluent, and a synthetic matrix. The coagulants used were ferric chloride (FeCl₃) and polyaluminum chloride (PACl). Additionally, the effects of pH adjustment, microsand addition, and the influence of reuse of coagulation sludge on process efficiency were examined. Furthermore, the impact of microplastic presence on the removal of 4-methylbenzylidene camphor (4-MBC) was analyzed, as well as the potential leaching of phthalates from PVC present in WWTP sludge considering that PVC is commonly reported in literature as a frequent component of such sludge and is known for its tendency to release additives into the environment. Coagulation efficiency results showed that PVC was the most effectively removed in all tested matrices, particularly when using FeCl₃ (up to 100% in washing machine wastewater effluent), whereas PE exhibited the lowest removal susceptibility, especially in more complex matrices (wastewaters), with PACl achieving only 16–31% removal. Both types of textile fibers were efficiently removed (up to 99%) using FeCl₃, except in MWW effluent where the removal efficiency was slightly lower (~70%). PACl proved more effective in simpler water matrices, such as the synthetic one, particularly at lower coagulant doses. Compared to PACl, FeCl₃ consistently achieved better results, especially in water matrices rich in organic matter. pH adjustment to pH = 5 significantly enhanced coagulation efficiency using FeCl₃, particularly in the synthetic matrix at lower doses (PE removal increased to ~90%), marking a significant improvement over the initial condition. In Danube river water, the improvement from pH correction was observed only for PE, whereas in MWW effluent the effect was negligible, aside from a slight decrease in efficiency for synthetic textile fibers. In washing machine wastewater effluent, pH adjustment led to improved removal of most tested materials, particularly for PE and synthetic textile fibers, highlighting the importance of pH under conditions with surfactants and organic matter. Microsand addition did not significantly affect PE and PVC removal in the synthetic matrix but notably improved textile fiber removal, especially for mixed fibers (up to 98%) compared to results without microsand. In Danube river water, microsand improved PE removal at lower PACl doses, while its influence on other materials was limited. In MWW effluent, microsand significantly enhanced PE (up to 98%) and synthetic fiber (up to 91%) removal, whereas the effect was limited in washing machine wastewater. The results suggest the selective effectiveness of microsand addition, particularly for lowdensity materials (like PE) or those with specific structures (like textile fibers). Although the reuse of coagulation sludge is under-researched, results suggest it may enhance pollutant removal efficiency. Results from this research indicate that sludge reuse (in combination with freshly added FeCl₃) contributed to the highest removal of PVC and PE in washing machine wastewater effluent (up to 100%), as well as PVC in the synthetic matrix (77%). In matrices containing organic matter, such as Danube river water and wastewater, enhanced particle aggregation was observed. Conversely, this method was not effective for removing both types of textile fibers, likely due to coagulant adsorption onto the fibers and unfavorable physical properties such as low density and poor sedimentation. Moreover, the results showed that coagulation using FeCl₃ and PACl could successfully remove 4-MBC from various water matrices, with the highest efficiencies achieved in real samples—MWW effluent and washing machine wastewater effluent (up to 100%). FeCl₃ generally resulted in higher removal efficiencies, especially at higher coagulant doses and in the presence of PE and textile fibers. Although the presence of the tested materials generally reduced 4-MBC removal efficiency, some materials like textile fibers, due to their structure, contributed to improved flocculation. The lowest 4- MBC removal efficiencies were observed in the synthetic matrix with PE and PVC present, while in some cases, PE presence improved 4-MBC removal at low FeCl₃ doses. The results emphasize the importance of selecting the appropriate coagulant and optimizing conditions depending on the water matrix and particles present. In environments rich in natural organic matter, such as sludge, phthalate release - particularly DEHP (Di(2-ethylhexyl) phthalate) - from PVC was predominantly controlled by resistance in the aqueous boundary layer. This was confirmed by the application of the ABLD (Aqueous boundary layer diffusion) model and low Biot number values (Biₘ ≪ 1). The calculated boundary layer thickness (δ ≈ 440 μm) greatly exceeds typical values (10–30 μm), indicating that the presence of organic matter, poor mixing, and possible formation of organic coatings reduce mass transfer and lead to slower additive release from PVC under such conditions. Based on the obtained results, it was concluded that coagulation and flocculation are effective methods for removing microplastics and textile fibers from water. Key parameters include coagulant type and dosage, pH value, and characteristics of the water matrix. Additional measures such as microsand addition and sludge reuse after coagulation can further improve the process, especially for low-density materials. The findings also contribute to understanding the mechanisms of additive release from microplastics in organically rich environments, which is important for predicting their long-term impact and optimizing wastewater treatment processes.Cilj istraživanja ove doktorske disertacije bio je ispitivanje uticaja uslova koagulacije na efikasnost uklanjanja mikroplastike (polietilen - PE, polivinil- hlorid - PVC) i tekstilnih mikrovlakana (sintetička i mešavina sintetičkih i pamučnih vlakana), iz različitih vodenih matriksa: vode reke Dunav, efluenta komunalne otpadne vode iz postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda (PPOV), otpadne vode iz veš mašine i sintetičkog matriksa. Kao koagulanti korišćeni su gvožđe (III) hlorid (FeCl₃) i polialuminijum hlorid (PACl). Dodatno, ispitani su i efekti korekcije pH vrednosti, dodavanja mikropeska i uticaj povratnog mulja nakon koagulacije na efikasnost procesa. Pored toga, analiziran je uticaj prisustva mikroplastike na uklanjanje 4-metilbenziliden kamfora (eng. 4- methylbenzylidene camphor, 4-MBC), kao i potencijalno oslobađanje ftalata iz PVC prisutnog u mulju iz PPOV, imajući u vidu da je PVC prema literaturi česta komponenta ovog mulja i da je reč o tipu plastike sklonoj oslobađanju aditiva u životnu sredinu. Efikasnost koagulacije pokazala je da je PVC u svim ispitivanim matriksima najuspešnije uklanjan, naročito primenom FeCl₃ (do 100% u otpadnoj vodi iz veš mašine), dok je PE pokazao najnižu podložnost uklanjanju, posebno u kompleksnijim matriksima (otpadne vode), pri čemu je efikasnost uklanjanja PE primenom PACl iznosila svega 16–31%. Obe vrste tekstilnih vlakana su efikasno uklanjane (do 99%) uz primenu FeCl₃, izuzev u efluentu komunalnih otpadnih voda, gde je efikasnost uklanjanja bila nešto niža (~70%). PACl je bio delotvorniji u jednostavnijim vodenim matriksima, poput sintetičkog, i to pri nižim dozama koagulanta. U poređenju sa PACl, FeCl₃ je dosledno postigao bolje rezultate, posebno u vodenim matriksima bogatim organskom materijom. Korekcija pH vrednosti na pH=5 značajno je poboljšala efikasnost koagulacije primenom FeCl3, posebno u sintetičkom matriksu pri nižim dozama (uklanjanje PE je povećano na pH~90%, ), što predstavlja značajan napredak u odnosu na početnu vrednost. Efekat je bio najizraženiji pri dozi FeCl3 od 20 mg/l, ali je opao pri višim koncentracijama koagulanta. U vodi reke Dunav, poboljšanje efikasnosti uklanjanja korekcijom pH vrednosti na pH=5, uočeno je samo z a P E, d ok j e u efluentu komunalne otpadne vode efekat korekcije pH vrednosti bio zanemarljiv, osim blagog pada efikasnosti uklanjanjem sintetičkih tekstilnih vlakana. U otpadnoj vodi iz veš mašine, zabeleženo je poboljšanje efikasnosti uklanjanja većine ispitivanih materijala nakon korekcije pH vrednosti, posebno prilikom uklanjanja PE i sintetičkih tekstilnih vlakana, što ukazuje na važnost pH u uslovima prisustva surfaktanata i organskih materija. Uticaj dodatka mikropeska nije značajno uticao na uklanjanje PE i PVC u sintetičkom matriksu, ali je znatno poboljšao uklanjanje tekstilnih vlakana, posebno mešavine tekstilnih vlakana (do 98%), u odnosu na efikasnosti uklanjanja postignute bez dodavanja mikropeska. U vodi reke Dunav, dodatak mikropeska je poboljšao uklanjanje PE pri nižim dozama PACl, dok uticaj na ostale materijale nije bio izražen. U efluentu komunalne otpadne vode, dodatak mikropeska je značajno poboljšao uklanjanje PE (do 98%) i sintetičkih tekstilnih vlakana (do 91%), dok je u otpadnoj vodi iz veš mašine efekat bio ograničen. Rezultati ukazuju na selektivnu efikasnost dodatka mikropeska, kod materijala manje gustine (PE) ili specifične strukture (tekstilna vlakna). Iako je ponovna upotreba koagulacionog mulja nedovoljno istražena, rezultati ukazuju da može doprineti poboljšanju efikasnosti uklanjanja zagađujućih materija. Rezultati u ovoj doktorsko disertaciji, ukazali su da ponovna upotreba koagulacionog mulja (u kombinaciji sa sveže dodati FeCl₃) doprinosi najboljem uklanjanju PVC i PE u otpadnoj vodi iz veš mašine (do 100%), kao i uklanjanje PVC u sintetičkom matriksu (77%). U vodama koje sadrže organske materije, poput reke Dunav i otpadnih voda, poboljšana je agregacija čestica. Nasuprot tome, metoda nije dala zadovoljavajuće rezultate za uklanjanje obe vrste tekstilnih vlakana, što se pripisuje adsorpciji koagulanta na vlakna i nepovoljnim fizičkim osobinama kao što su niska gustina i slaba sedimentacija. Dodatno, dobijeni rezultati su pokazala da se koagulacijom primenom FeCl₃ i PACl može uspešno ukloniti 4-MBC iz različitih vodenih matriksa, pri čemu su najbolje efikasnosti postignute u realnim uzorcima – efluentu komunalne otpadne vode i otpadnoj vodi iz veš mašine (do 100%). Upotreba FeCl₃ je rezultirala višim efikasnostima uklanjanja u većini slučajeva, naročito pri višim dozama koagulanta i u prisustvu PE i tekstilnih vlakana. Iako je prisustvo ispitivanih materijala uglavnom smanjivalo efikasnost uklanjanja 4-MBC, pojedini materijali poput tekstilnih vlakana su, zahvaljujući svojoj strukturi, doprineli boljoj flokulaciji. Najniže vrednosti efikasnosti uklanjanja 4-MBC zabeležene su u sintetičkom matriksu u prisustvu PE i PVC, dok je u nekim slučajevima prisustvo PE poboljšalo uklanjanje 4-MBC na niskim dozama FeCl₃. Rezultati ukazuju na značaj izbora koagulanta i optimizacije uslova u zavisnosti od prirode vodenog matriksa i prisutnih čestica. U sredinama bogatim prirodnom organskom materijom, kao što je mulj, oslobađanje ftalata, poput DEHP-a (eng. Di(2-ethylhexyl) phthalate, DEHP), iz PVC uglavnom je kontrolisano otporom u vodenom graničnom sloju, što je potvrđeno primenom ABLD (eng. Aqueous Boundary Layer Diffusion) modela i niskim vrednostima Biotovog broja (Biₘ ≪ 1). Izračunata debljina vodenog graničnog sloja (δ≈440 μm) znatno premašuje uobičajene vrednosti (10–30 μm), što ukazuje da prisustvo organske materije, nedovoljno mešanje i moguće formiranje organskih prevlaka umanjuju prenos mase i dovode do usporenog oslobađanja aditiva iz PVC u takvim uslovima. Na osnovu dobijenih rezultata, ustanovljeno je da koagulacija i flokulacija predstavljaju efikasne metode za uklanjanje mikroplastike i tekstilnih vlakana iz vode. Ključni parametri su izbor i doza koagulanta, pH vrednost i osobine vodenog matriksa. Dodatne mere, kao što su dodatak mikropeska i ponovna upotreba mulja nakon koagulacije mogu dodatno poboljšati proces, posebno za materijale manje gustine. Rezultati takođe doprinose razumevanju mehanizama oslobađanja aditiva iz mikroplastike u organski bogatim sredinama, što je važno za predviđanje njihovog dugoročnog uticaja i optimizaciju tretmana otpadnih voda.</p
Slow turizam kao indikator održivog razvoja turističkih destinacija na primeru Vojvodine
No full text
ЗАШТИТА БИОДИВЕРЗИТЕТА И ОДГОВОРНО УПРАВЉАЊЕ ПРИРОДНИМ РЕСУРСИМА У ФУНКЦИЈИ РАЗВОЈА ОДРЖИВОГ ТУРИЗМА У ЦРНОЈ ГОРИ
No full textIslamic Financial Models for Starting a Business: Economic Development of Novi Pazar and the Surrounding Region
No full textPredmet ove doktorske disertacije jeste ispitivanje efikasnosti islamskih finansijskih modela u
finansiranju novoosnovanih biznisa (startapova) u Novom Pazaru i užoj regiji, kao i njihova
kompatibilnost sa savremenim modelima poput Venture Capital i Equity Crowdfundinga.
Polazna pretpostavka istraživanja bila je da većina startapova u ovom regionu raspolaže
ograničenim sopstvenim kapitalom i da konvencionalni bankarski krediti nisu dovoljno
dostupni zbog zahtjeva za visokim kolateralima, što ograničava mogućnosti mobilizacije
početnog kapitala. Poseban fokus stavljen je na analizu islamskih modela zasnovanih na
partnerstvu, trgovini i dugu, te mogućnost njihove implementacije u okruženju bez postojanja
islamske banke. Kombinovanjem kvalitativne i kvantitativne metodologije, istraživanje je
obuhvatilo analizu ekonomskog razvoja Novog Pazara, Tutina i Sjenice, uz sprovođenje
anketnog istraživanja na uzorku startapova osnovanih u periodu 2021–2024. godine. Rezultati
pokazuju da je interesovanje preduzetnika za islamske finansijske modele značajno, posebno
za one koji ne podrazumijevaju vraćanje duga, već dijeljenje rizika i dobiti. Statistička analiza
potvrdila je glavnu hipotezu da islamski finansijski modeli mogu efikasno poslužiti kao
alternativa konvencionalnim kreditima u mobilizaciji kapitala i pokretanju biznisa u ovom
regionu. Disertacija doprinosi teorijskoj i praktičnoj literaturi pružajući prijedloge za
implementaciju islamskih finansijskih instrumenata u lokalni startap ekosistem, te naglašava
potencijal da se kroz islamski crowdfunding, FinTech rješenja i partnerstva sa investitorima
unaprijedi privredna i investicijska klima Novog Pazara i uže regije. Nalazi studije imaju
posebnu važnost u kontekstu većinske muslimanske populacije koja je spremna prihvatiti
alternativne modele finansiranja usklađene sa islamskim principima
Bioactive materials based on calcium phosphates and mesoporous bioglass ion-doped with magnesium and/or strontium: synthesis, processing, characterization and biomedical application
No full textU okviru ove doktorske disertacije sintetisani su i ispitani prahovi na bazi kalcijum-fosfata
(CaP) i mezoporoznog bioaktivnog stakla (MBAG) dopirani jonima magnezijuma (Mg2+) i/ili
stroncijuma (Sr2+). Različitim metodama procesiranja, a polazeći od sintetisanih prahova, dobijeni su
kontrolisano porozni kompakti i makroporozni nosači ćelija, a u nastavku je ispitan njihov potencijal
za primenu u stomatologiji i biomedicini.
Pokazano je da istovremeno prisustvo jona Sr2+ i Mg2+ u strukturi hidroksiapatita (HAP)
destabiliše HAP rešetku, rezultujući bifaznim CaP sastavom, dok prilikom sinterovanja stabiliše b-
TCP fazu odlaganjem transformacije u a-TCP. Najbolja mehanička svojstva su potvrđena kod
SrMgHAP uzorka dopiranog sa po 3 mol.% Sr2+ i Mg2+ (5,02 GPa i 1,12 MPa‧m1/2).
Sferne nanočestice SrMgMBAG su uspešno sintetisane mikroemulzionom tehnikom. Binarno
dopiranje je uticalo na stvaranje radijalne dendritske mezoporozne strukture, što je ubrzalo otpuštanje
leka ibuprofena u poređenju sa nedopiranim česticama.
Procesirani kompakti kotrolisane poroznosti na bazi dopiranih HAP su ispitani za primenu u
stomatologiji u vidu dentalnih inserata. Predložen je novi protokol za restauraciju velikih kaviteta
zuba korišćenjem dentalnih inserata na bazi HAP. Ekstrahovani ljudski molari restaurirani
korišćenjem konvencionalnog postupka i primenom novopredloženog protokola su imali sličnu
otpornost na lom.
Dobijeni makroporozni nosači ćelija na bazi SrMgCaP i njihovi kompoziti sa MBAG
predstavljaju adekvatne nosače ćelija za primenu u inženjerstvu koštanog tkiva, omogućuju dobru
adheziju i proliferaciju BM-MSC i EA.hy926 ćelija, ali i pokazuju pro-osteogena i pro-angiogena
svojstva. Nanošenje biorazgradive biokompozitne prevlake na bazi želatina i čestica Sr,MgMBAG je
značajno poboljšalo pritisnu čvrstoću makroporoznih nosača.Within this doctoral dissertation powders based on calcium phosphates (CaP) and mesoporous
bioactive glass (MBAG) doped with magnesium (Mg2+) and/or strontium (Sr2+) ions were
synthesized. Using various techniques the obtained powders were processed in the form of compacts
with controlled porosity, or scaffolds, and their possible biomedical or dental application was
evaluated.
It was shown that simultaneous presence of Sr2+ and Mg2+ in the hydroxyapatite (HAP)
structure destabilizes the HAP lattice resulting in the biphasic CaP composition, while also stabilizing
the b-TCP phase during sintering by postponing its transformation into a-TCP. The best mechanical
properties were obtained in the case of SrMgHAP doped with 3 mol.% of Sr2+ and Mg2+ (5,02 GPa i
1,12 MPa‧m1/2).
Spherical SrMgMBAG nanoparticles were successfully synthesized using microemulsion sol-
gel technique. The binary doping influenced formation of radial dendritic mesoporous structure,
which increased the rate of ibuprofen drug release, compared to pristine particles.
Obtained compacts with controlled porosity based on doped HAP were analyzed for
application in dentistry as dental inserts. A novel protocol for restoration of large tooth cavities using
dental inserts based on HAP was proposed. Extracted human molars were restored using convectional
and novel protocols, and their fracture resistance was shown to be similar.
Fabricated scaffolds based on SrMgCaP and their composites with MBAG were shown to be
adequate cell carriers for application in bone tissue engineering, by showing good cells adhesion and
proliferation of BM-MSC and EA.hy926 cells, as well as pro-osteogenic and pro-angiogenic
properties. Coating the scaffolds with biodegradable biocomposites based on gelatine and
SrMgMBAG particles showed significantly improved compressive strength of the scaffold
Analysis of prediction of breast and colon cancer stemness in the treatment of chemoterapeutic agents using mathematical modeling tools
No full textUvod: Kompleksna tumorska mikrosredina sa heterogenim vrstama ćelija predstavlja
brojne izazove u terapijskom pristupu jer i nakon hemioterapije, kancerske matične
ćelije CSCc ostaju vijabilne i ponovo mogu indukovati nastanak tumora i metastaza.
Zbog navedenog, detaljna analiza tumorske mikrosredine i identifikacija drajver
markera i ćelija sa različitim fenotipom je neophodna.
Cilj: Osnovni cilj ovog istraživanja je detekcija markera koji učestvuju u
terapijskom ishodu i identifikacija noksi (poliestirenska nanoplastika) koje
doprinose razvoju tumora.
Materijal i metode: Markeri rezistencije i malignosti koji su bili ispitivani su:
CD24, CD44, ABCG2 i ALDH1. Obuhvaćena je analiza 24 različite kombinacije ovih
markera kao i ispitivanje uticaja 5-fluorouracila, leukovorina, irinotekana,
oksaliplatine i poliestirenske nanoplastike na modelu ćelijskih linija kancera
kolona (HCT-116) i dojke (MDA-MB-231). Matematička analiza omogućila nam je bolju
karakterizaciju malignog fenotipa.
Rezultati: Uticaj hemioterapeutika i nanoplastike na izlečenje, nastanak i
progresiju tumora, predstavljaju najznačajniji doprinos ovog istraživanja. Stepen
malignosti određivan je na osnovu zastupljenosti populacije CSC, koja je definisana
ekspresijom markera matičnosti metodama protočne citometrije i qRT-PCR. U
proceni vijabilnosti koristili smo in vitro metode (MTT i RTCA).
Zaključak: Rezultati ovog istraživanja po prvi put pokazuju da su ispitivane linije
karcinoma heterogena populacija tumorskih ćelija koje sadrže i CSC. Takođe da
konvencionalni hemioterapeutici mogu da pomognu ali mogu i da promovišu
proliferaciju CSC. Polistirenska nanoplastika predstavlja značajnu noksu u
nastanku malignog fenotipa. Implementacija matematičkog modeliranja predstavnja
važan faktor u razumevanju tumora i izboru terapije.Introduction: The complex tumor microenvironment with heterogeneous cell types poses
challenges in the therapy because even after chemotherapy, CSC remain viable and can again
induce tumor formation and metastasis. Therefore, a detailed analysis of the tumor
microenvironment, driver markers and cells with different phenotypes are crucial.
Aim: The main objective of this study was the detection of markers that participate in the
therapeutic outcome and the identification of noxi that contribute to tumor growth and
development.
Material and methods: Markers of resistance to chemotherapeutic drugs and malignancy
were CD24, CD44, ABCG2 and ALDH1. Study included anylysis of 24 marker combinations
and effects of 5-fluorouracil, leucovorin, irinotecan, oxaliplatin and polyester nanoplastics in
a model of colon (HCT-116) and breast cancer cell lines (MDA-MB-231). Mathematical
analysis allowed us to better characterize the malignant phenotype.
Results: The impact of chemotherapeutics and nanoplastics on the cure, formation and
progression of tumors represent the most significant contribution of this research. The degree
of malignancy was determined on the presence of the CSC population, which was defined by
the expression of stem markers by flow cytometry and qRT-PCR methods.Viability was
evaluated using in vitro methods (MTT and RTCA).
Conclusion: Our results showed for the first time that the examined cancer lines are a
heterogeneous population of tumor cells that also contain CSCs. Conventional
chemotherapeutic agents can help, but also promote the proliferation of CSCs. Polystyrene
nanoplastics represent a significant factor in the formation of a malignant phenotype. The
implementation of mathematical modeling is an important tool in understanding tumors and
choosing a therapy
Theoretical modeling and preparation of titanium(IV)- oxide catalysts modified by d-metal deposition for application in the photodegradation of ciprofloxacin
No full textОва дисертација обухвата теоријско моделовање и припрему TiO2 катализатора модификованих депозицијом одабраних d-метала, при чему се добијају сродни материјали различитих електронских својстава, са циљем њихове примене у фотокаталитичкој деградацији ципрофлоксацина. Метали за депозицију (Cu, Pt, Pd, Fe, Zr) одабрани су након компаративног DFT тестирања енергија адхезије. Припремљени катализатори су карактерисани савременим техникама структурне анализе укључујући XRPD, SEM-EDS и ICP-OES. Ципрофлоксацин (CIP), због лаке детекције, представља погодан модел за испитивање уклањања антибиотика из воде. Процес деградације је праћен путем спектрофотометрије, LC-MS/MS и TOC анализе. Резултати су показали да модификација TiO2 различитим d-металима утиче на брзину и ефикасност разградње CIP. Са аспекта механизма, доказана је значајна улога OH-радикала као оксидујуће врсте у процесу фотодеградације. Теоријска карактеризација испитиваних материјала DFT методом (прорачуни енергије везе OH-радикала на металом модификованим површинама, као и електронских структура) имала је кључну улогу у развоју предиктивног модела реактивности испитиваних материјала, у чијој је основи енергија везе исптиваних материјала са OH-радикалом. Ово истраживање представља иновативни поглед на испитиване аспекте фотокаталитичке деградације и даје смернице за даљи развој ефикаснијих и одрживих метода за пречишћавање вода загађених фармацеутским супстанцама.This dissertation encompasses theoretical modeling and the preparation of TiO2 catalysts modified by the deposition of selected d-metals, resulting in related materials with different electronic properties, with the aim of their application in the photocatalytic degradation of ciprofloxacin. The metals chosen for deposition (Cu, Pt, Pd, Fe, Zr) were selected after comparative DFT testing of adhesion energies. The prepared catalysts were characterized using advanced structural analysis techniques, including XRPD, SEM-EDS, and ICP-OES. Ciprofloxacin (CIP), due to its easy detection, serves as a suitable model compound for studying the removal of antibiotics from water. The degradation process was monitored using spectrophotometry, LC-MS/MS, and TOC analysis. The results showed that modification of TiO₂ with different d-metals affects the rate and efficiency of CIP degradation. From a mechanistic perspective, the significant role of OH radicals as oxidizing species in the photodegradation process was demonstrated. Theoretical characterization of the investigated materials using DFT (calculations of OH radical binding energy on metal-modified surfaces, as well as electronic structures) played a key role in the development of a predictive model of reactivity of the studied materials, based on their binding energy with OH radicals. This research presents an innovative perspective on the studied aspects of photocatalytic degradation and provides guidance for the further development of more efficient and sustainable methods for the purification of water contaminated with pharmaceutical substances
The improvement of photocatalytic properties of titanium(IV) oxide via pulsed laser irradiation and assessment of the toxicity of carbofuran photocatalytic degradation products
No full textОсновни предмет истраживања ове дисертације je површинска модификација мете од титана применом импулсног ласерског зрачења у циљу добијања фотокатализатора, побољшаних фотокаталитичких својстава, на основи титан(IV)-оксида. Ласерски третирани и нетретирани узорци Ti мрежице су подвргнути електрохемијској анодизацији у циљу формирања ТiО2 наноструктура како би се формирале наноструктуре са дефектима и мешавином фаза анатас-рутил код ласерски третираних узорака, што је и потврђено одговарајућим методама карактеризације. Циљ истраживања подразумевао је потврду побољшања фотокалитичких својстава узорака који су пре електрохемијске анодизације били подвргнути ласерском третману. Побољшана фотокалитичка својства су испитана и доказана у поступку фотокаталитичке разградње N-метил карбаматног пестицида карбофурана у воденом раствору под симулираним сунчевим зрачењем. Након овога, испитивани су утицаји промене укупне површине фотокаталитички најефикаснијег ласерски третираног TiO2 фотокатaлизатора у фотокаталитичкој разградњи карбофурана, затим утицај мешања током процеса, промене интензитета светлости лапме која симулира сунчево зрачење, као и утицаји почетне концентрације карбофурана у води на његову кинетику разградње у присуству ласерски третираног ТiО2. Фотокаталитичка разградња карбофурана је појачана повећањем активне површине ТiО2 фотокатализатора, повећањем интензитета светлости симулираног сунчевог зрачења и увођењем мешања, али се смањује са повећањем почетне концентрације карбофурана. За практичну примену у третману чесменске и речне воде контаминиране карбофураном, ласерски третиран TiО2 фотокатализатор се такође показао као добро решење. Студија се бавила и испитивањем цитотоксичности и фитотоксичности производа карбофурана током процеса фотокаталитичке разградње.The main subject of this dissertation research is the surface modification of a titanium target using pulsed laser irradiation in order to obtain a photocatalyst with improved photocatalytic properties, based on titanium(IV) oxide. Laser-treated and untreated Ti mesh samples were subjected to electrochemical anodization in order to form TiO2 nanostructures with defects and a mixture of anatase-rutile phases in laser-treated samples, which was confirmed by appropriate characterization methods. The aim of the research was to confirm the improvement of the photocatalytic properties of the samples that were subjected to laser treatment before electrochemical anodization. Improved photocatalytic properties were tested and proven in the process of photocatalytic degradation of the N-methyl carbamate pesticide carbofuran in aqueous solution under simulated solar irradiation. After this, the effects of changing the total surface area of the most photocatalytically efficient laser-treated TiO2 photocatalyst in the photocatalytic degradation of carbofuran, stirring during the process, changes in the light intensity of the lamp that simulates solar irradiation, as well as the influence of the concentration of carbofuran in water on its decomposition kinetics, were investigated in the presence of laser-treated TiO2. The photocatalytic degradation of carbofuran is enhanced by increasing the active surface of the TiO2 photocatalyst, increasing the light intensity of simulated solar irradiation, and introducing stirring, but it decreases with increasing the initial concentration of carbofuran. For practical application in the treatment of tap and river water contaminated with carbofuran, the laser-treated TiO2 photocatalyst also proved to be a good solution. The study also examined the cytotoxicity and phytotoxicity of carbofuran products during the photocatalytic degradation process