fotocataliza

8/13/2019 fotocataliza

http://slidepdf.com/reader/full/fotocataliza 1/3

Aplicarea fibrelor acoperite cu film subţire de TiO2 pentru remedierea apei poluate

Metoda efectivă de imobilizare a fotocatalizatorilor TiO2 pe materiale solide sereferă la acoperirea fibrelor anorganice cu film subţire de TiO2, De fapt, Matsunaga ş.a.[2! a raportat obţinerea fibrelor mezoporoase de TiO2"#iO2 cu depunere de $d şi

aplicarea acestora pentru descompunerea compuşilor organici din apă. %ibrele deTiO2"#iO2 au fost fabricate printr&o te'nică ce utilizează policarbosilani [2(!.$olicarbosilanul )&#i*)+*-&+*2&-n cu conţinut de Ti)O+*- )(/ 0 masice- s&a

format ca fibră prin filarea topiturii şi apoi prin maturarea 1n aer la /o+, timp de 3// ore.4n timpul procesului, compuşii de titan se infiltrează, prin aşa&numitul procedeu descurgere, din polimerul preceramic, pe suprafaţa fibrei. După maturare, materialul fibreieste tratat 1n aer la 2//o+ şi apoi calcinat 1n aer la 3 2//o+. fibra obţinută cu un diametrude circa 3/ µm prezintă un strat superficial de TiO2 anatas )structură cristalină de 5nm- 1ndomeniul (&(// nm a fibrei amorfe #iO2. #uprafaţa de TiO2 sintetizat nu s&a redus 1nurma ciclului termic, spălării sau frecării. %ibrele #iO2 acoperite cu TiO2 )fibreTiO2"#iO2- au fost utilizate pentru reacţiile fotocatalitice.

6eactorul tubular din cuarţ )volum interior cm

- cu lampă 78 a fost umplut cu 2g de fibre, iar activitatea fotocatalitică a acestora a fost determinată utiliz9nd aer cu unconţinut de (/ ppm acetalde'idă, la un debit de /,2 :"min sub iradiere 78, la ointensitate de m;cm&2 )lungime de undă (2 nm- [2(!. 4n aceste condiţii, acetalde'idaa fost descompusă complet, cu eliberare de +O2. %ibrele au fost aplicate pentrusterilizarea coliformă fotocatalitică. %ibrele )/,2 g- au fost introduse 1n 2/ m: de apăuzată cu conţinut de coliformi de concentraţie 2 < 3/= m":&3. #ub iradierea luminii 78)lungimea de undă> (2 nm, 2 m;cm&2-, toţi coliformii din apa uzată au fost completserilizaţi 1ntr&o oră.

$entru a creşte activitatea fotocatalitică a fibrelor de TiO2"#iO2, Matsunaga ş.a.[2! a tratat fibrele TiO2"#iO2 cu soluţie apoasă de *% de concentraţie 3,( 0 masice.

După decapare, are loc formarea mezoporilor pe suprafaţa fibrelor TiO2"#iO2 deoarece,spre deosebire de TiO2, #iO2 a fost dizolvat cu uşurinţă de soluţia de *%. %igura 3= prezintă suprafaţa şi secţiunea transversală a fibrei de TiO2"#iO2 după operaţia dedecapare timp de ( minute. Multe dintre particulele TiO 2 legate )dimensiunea medie de5 nm- se regăsesc la suprafaţă, la fel ca şi mezoporii, aflaţii printre aceste particule.



%igura 3=. ?magini electron microscopice )#@M- ale )a- suprafeţei şi )b- secţiuniitransversale ale fibrelor mezoporoase TiO2"#iO2 obţinute.

Activitatea fotocatalitică a fibrei mezoporoasă de TiO2"#iO2 este evaluată prinobţinerea grupărilor metansulfonat )M#A- din soluţie apoasă de dimetilsulfo<id )DM#O-

de 3 /// ppm. DM#O reacţionează cu radicalii O* pentru a produce M#A, iar procentulreacţiei poate fi un bun indicator de estimare a activităţii catalitice. 4n acest caz, pentrucreşterea activităţii fotocatalitice, fibrei TiO2"#iO2 mezoporoase i&a fost adăugat co&catalizatorul $d. După cum este prezentat 1n figura 3, DM#O a fost acoperit eficient 1nM#A pe fibrele analizate. 4n figura 3 sunt prezentate de asemenea şi rezultatele testuluide rezistenţă, concentraţia de M#A fiind constantă aproape toată perioada, indiferent denumărul de reperiţii )B-. Aceste rezultate sugerează că structura mezoporoasă a stratuluide TiO2 e<istă pe fibra de #iO2 fără nicio decortificare a suprafeţei fibrei #iO 2, ceea ceconfirmă că fibrele TiO2"#iO2 mezoporoase cu depuneri de $d pot fi utilizate cafotoctalizatori stabili şi eficienţi pentru purificarea apei.

%igura 3. @fectul duratei şi repetiţiei reacţiilor asupra concentraţiei de M#A. +atalizator>fibra de TiO2"#iO2 cu depuneri de $d.



%otocatalizatori modificaţi

Multitudinea proprietăţilor dio<idului de titan, printre care> eficienţa relativ mare,stabilitatea ridicată, to<icitate redusă şi preţul mic fac din acesta catalizatorul ideal pentrutratarea apei uzate. De&a lungul anilor, numărul manuscriptelor ştiinţifice despre tratarea

apei uzate a crescut aproape e<ponenţial [3!. 4nsă, situaţia actuală este departe de a fisatisfăcătoare datorită faptului că valorile fotocatalizei comerciale pentru tratarea apeiuzate sunt scăzute c'iar după / de ani de aşteptări.

Trec9nd peste discrepanţa dintre aşteptări şi realitate, este necesară analizaanumitor parametrii de control a eficienţei fotocatalizei şi găsirea modalităţilor de a creşte performanţa fotocatalizatorului. Ceneral vorbind, aceşti parametrii de control pot fi1mpărţiţi 1n trei categorii. $rima categorie constă 1n parametrii direct raportaţi la proprietăţile fizico&c'imice ale fotocatalizatorului )fază, dimensiune, structura nivelurilorenergetice, morfologia suprafeţei, etc.-. A doua categorie grupează ambii parametriiraportaţi la structura fotoreactoarelor )reactoare cu film curgător vs reactoare agitatoare,optica, fotocatalizator pe suport sau fără suport, etc.-. +ea de&a treia categorie constă 1n

parametrii operaţionali care leagă proprietăţile fizico&c'imice ale fotocatalizatorului şistructura specifică ale reactoarelor fotocatalitice, optimiz9nd astfel randamentulfotocatalizatorului. Timpul de contact, p*&ul, flu<ul foton şi concentraţia contaminanţilorsunt printre parametrii relevanţi.

4nţelegerea treptată a optimizării parametrilor operaţionali nu este de auns pentruimplementare au condus un număr mare de cercetări la concluzia că modificarea proprietăţilor fizico&c'imice ale fotocatalizatorului este o necesitate pentru obţinerea produselor ce pot concura cu succes te'nologiilor e<istente.

@<istă c9teva articole despre fotocatalizatorii de TiO2 modificaţi [2&=! care prezintă fie c9teva modele de sisteme, fie descriu modalităţi specifice pentru modificare.

O altă abordare este din punctul de vedere al parametrilor specifici sau efectelor căutate.Acest punct de vedere este reflectat de

fotocataliza

Documents