Transformation of Sulfamethoxazole in Water by Hydrogen Peroxide, Biochar and Fe(III)
(2026) VVAM05 20252Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
- Abstract
- Organic contaminants are present in aquatic environments and there is a need for water treatment techniques that are both efficient and practically implementable. Antibiotics are particularly problematic organic contaminants, as insufficient removal can contribute to the spread of antibiotic resistance, which can affect essential bacteria for ecosystems and cause untreatable infections in humans. Biochar has been shown to be successful in environmental remediation and to have catalytic properties that could improve the treatment process.
This master thesis investigated the addition of biochar to a Fenton-like process, namely a system containing biochar, hydrogen peroxide and iron, for the transformation of the antibiotic... (More) - Organic contaminants are present in aquatic environments and there is a need for water treatment techniques that are both efficient and practically implementable. Antibiotics are particularly problematic organic contaminants, as insufficient removal can contribute to the spread of antibiotic resistance, which can affect essential bacteria for ecosystems and cause untreatable infections in humans. Biochar has been shown to be successful in environmental remediation and to have catalytic properties that could improve the treatment process.
This master thesis investigated the addition of biochar to a Fenton-like process, namely a system containing biochar, hydrogen peroxide and iron, for the transformation of the antibiotic sulfamethoxazole. Initially, the system was tested without iron at pH 7.5. The results of this experiment showed almost no transformation of the antibiotic. However, when the pH was reduced to 2.5 and iron was added, more than 98% of the antibiotic was degraded after 15 minutes. In comparison, control experiments consisting of combinations of sulfamethoxazole, biochar, iron and hydrogen peroxide showed a maximum removal of 33%. These results suggest that biochar catalyzes the breakdown of sulfamethoxazole in this system. Experiments with varying hydrogen peroxide and iron concentrations were also conducted. The results showed that decreasing the hydrogen peroxide concentration from 5mM to 0.1 mM had only a slight effect on the transformation of sulfamethoxazole while changing the iron concentration from 0.2 mM to 0.0025 mM had big effects, at 0.2 mM all sulfamethoxazole (>98%) had transformed after 45 minutes while at 0.0025 mM no significant transformation could be seen after 2 hours. The results show the potential of biochar catalyzing the process for the removal of sulfamethoxazole from water. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Med nya läkemedel, hudvårdsprodukter, stekpannor och bekämpningsmedel följer också att allt fler föroreningar släpps ut i naturen via bland annat jordbruk samt avlopp från industrier och sjukhus. Dessa föroreningar sprids till våra vattendrag, påverkar de organismer som lever där negativt och kan även förorena vårt dricksvatten.
Ett läkemedel som släpps ut i naturen och som kan ses som särskilt problematiskt är antibiotika. Spridning av antibiotika i miljön kan leda till en ökad antibiotikaresistens, vilket i sin tur kan orsaka infektioner som inte går att behandla. Dessutom kan viktiga mikroorganismer i våra ekosystem konkurreras ut. För att minska dessa negativa effekter krävs en effektiv rening av det vatten som släpps ut i naturen.... (More) - Med nya läkemedel, hudvårdsprodukter, stekpannor och bekämpningsmedel följer också att allt fler föroreningar släpps ut i naturen via bland annat jordbruk samt avlopp från industrier och sjukhus. Dessa föroreningar sprids till våra vattendrag, påverkar de organismer som lever där negativt och kan även förorena vårt dricksvatten.
Ett läkemedel som släpps ut i naturen och som kan ses som särskilt problematiskt är antibiotika. Spridning av antibiotika i miljön kan leda till en ökad antibiotikaresistens, vilket i sin tur kan orsaka infektioner som inte går att behandla. Dessutom kan viktiga mikroorganismer i våra ekosystem konkurreras ut. För att minska dessa negativa effekter krävs en effektiv rening av det vatten som släpps ut i naturen. Dagens reningsverk har dock inte tillräckligt avancerad vattenrening för att sänka halterna av dessa föroreningar till acceptabla nivåer.
Biokol har många användningsområden. Bland annat kan biokol användas för att adsorbera förorenande ämnen, men även för att katalysera, det vill säga snabba på, kemiska reaktioner. Kemiska reaktioner kan användas i vattenreningsverk för att bryta ner föroreningar. I detta arbete har en sådan kemisk reaktion utvärderats, där biokol tillsattes för att undersöka om processen kunde effektiviseras. Den kemiska reaktionen innehåller järn och väteperoxid, som reagerar och bildar kemiska radikaler. Radikaler är molekyler som reagerar ovanligt snabbt med andra molekyler. Dessa kemiska radikaler bryter ner föroreningar och bidrar därmed till att rena vattnet.
Resultaten visar att det utvärderade systemet med biokol kunde bryta ner mer än 98% av en specifik antibiotika efter endast 15 minuter. Olika koncentrationer av järn och väteperoxid testades också. Resultaten visar att järnkoncentrationen hade stor påverkan på nedbrytningen av antibiotikan, medan de testade koncentrationerna av väteperoxid inte påverkade nedbrytningen i lika stor utsträckning. Det utvärderade systemet är därför lovande för framtida vattenrening. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9222403
- author
- Olsson, Elin LU
- supervisor
- organization
- course
- VVAM05 20252
- year
- 2026
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Water and environmental engineering, Water treatment, Biochar, Antibiotics, Fenton process
- language
- English
- id
- 9222403
- date added to LUP
- 2026-02-17 13:54:31
- date last changed
- 2026-02-17 13:54:31
@misc{9222403,
abstract = {{Organic contaminants are present in aquatic environments and there is a need for water treatment techniques that are both efficient and practically implementable. Antibiotics are particularly problematic organic contaminants, as insufficient removal can contribute to the spread of antibiotic resistance, which can affect essential bacteria for ecosystems and cause untreatable infections in humans. Biochar has been shown to be successful in environmental remediation and to have catalytic properties that could improve the treatment process.
This master thesis investigated the addition of biochar to a Fenton-like process, namely a system containing biochar, hydrogen peroxide and iron, for the transformation of the antibiotic sulfamethoxazole. Initially, the system was tested without iron at pH 7.5. The results of this experiment showed almost no transformation of the antibiotic. However, when the pH was reduced to 2.5 and iron was added, more than 98% of the antibiotic was degraded after 15 minutes. In comparison, control experiments consisting of combinations of sulfamethoxazole, biochar, iron and hydrogen peroxide showed a maximum removal of 33%. These results suggest that biochar catalyzes the breakdown of sulfamethoxazole in this system. Experiments with varying hydrogen peroxide and iron concentrations were also conducted. The results showed that decreasing the hydrogen peroxide concentration from 5mM to 0.1 mM had only a slight effect on the transformation of sulfamethoxazole while changing the iron concentration from 0.2 mM to 0.0025 mM had big effects, at 0.2 mM all sulfamethoxazole (>98%) had transformed after 45 minutes while at 0.0025 mM no significant transformation could be seen after 2 hours. The results show the potential of biochar catalyzing the process for the removal of sulfamethoxazole from water.}},
author = {{Olsson, Elin}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Transformation of Sulfamethoxazole in Water by Hydrogen Peroxide, Biochar and Fe(III)}},
year = {{2026}},
}