Lääkeaineiden poisto yhdyskuntajätevesistä katalyyttisillä membraaneilla

Lääkeaineiden poistaminen jätevedestä on tärkeää lääkeainejäämien ympäristöön pääsyn ehkäisemiseksi. Tämän työn tavoitteena on selvittää, soveltuvatko katalyyttiset membraanit lääkeaineiden poistoon jätevedestä ja saadaanko membraanisuodatusta tehostettua katalyyttisellä prosessilla. Työ käsittelee katalyyttisistä prosesseista fotokatalyysiä, joka perustuu valoa absorboivan katalyytin käyttöön. Kirjallisuustyössä tarkastellaan kahden erilaisen fotokatalyyttisen prosessin toimivuutta membraanisuodatuksen kanssa lääkeaineiden poistossa jätevedestä. Lisäksi tutkitaan fotokatalyysissä käytettävän katalyytin ja ultraviolettisäteilyn vaikutusta membraaniin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että katalyyttisillä membraaneilla voidaan poistaa lääkeaineita jätevedestä tehokkaasti. Parhaan lääkeaineiden poistotehokkuuden saamiseksi katalyytin määrä on optimoitava hajotusprosessin kannalta. Myös katalyytin sijainti membraanissa vaikuttaa tehokkuuteen. Katalyytti voi sijaita membraanista myös erillään. Tällöin saadaan käsiteltyä myös jatkuvatoimisessa membraanisuodatuksessa syntyvä lääkeaineita sisältävä konsentraattivirta. Kun katalyyttisellä membraanilla hajotetaan lääkeaineita, täytyy prosessin turvallisuuden kannalta olla hyvin selvillä mahdollisista syntyvistä myrkyllisistä välituotteista. Tutkimuksissa on myös todettu, että katalyyttisen membraanin käyttö vähentää membraanin likaantumista.

The removal of pharmaceuticals from wastewater is important to prevent their access to the environment. The aim of this thesis is to find out the possibility to enhance membrane filtration with catalytic process and remove pharmaceuticals from wastewater by using catalytic membranes. The thesis focuses on photocatalysis which is based on the usage of a light absorbing catalyst. The literature review investigates two photocatalytic processes and their functionality with membrane filtration to remove pharmaceuticals from wastewater. The effect of the used catalyst and UV-radiation to membrane is also investigated. The test results have shown high elimination rates of pharmaceuticals by using catalytic membranes. To reach the highest elimination rates of pharmaceuticals, the amount of catalyst and its location in the membrane needs to be optimized. Catalytic degradation of pharmaceuticals can also be done in a process step following the membrane separation. This is a very useful way to eliminate pharmaceuticals left in the concentrate stream when using cross-flow filtration. However, the most important thing is the safety of the process. When using catalytic membrane to eliminate pharmaceuticals, it’s very important to know the poisonous intermediates of pharmaceuticals. The test results have also shown that catalytic membranes help to decrease membrane fouling.