- Processi fotocatalitici: valutazione delle prestazioni dei vari reattori e materiali
- Photocatalytic processes: Assessment of the performance of various reactors and materials
- Papallo, Maria <1987>
Subject
- ING-IND/25 Impianti chimici
Description
- Il crescente livello di inquinamento nel mondo rappresenta un problema su cui è stata posta particolare attenzione negli ultimi decenni indirizzando così la ricerca verso l’impiego di tecnologie sostenibili ed efficienti per la purificazione dell’aria e dell’acqua. Una tecnologia emergente, che si sta dimostrando molto efficace, è quella dell’ossidazione fotocatalitica. Questa tecnica utilizza come fotocatalizzatori dei materiali semiconduttori, quali il biossido di titanio. L’ossido di titanio sembra essere il fotocatalizzatore ideale se irradiato da radiazioni in campo UV e per questo è stato impiegato anche nella mia attività sperimentale. Il lavoro svolto è stato focalizzato essenzialmente sullo studio della cinetica di degradazione fotocatalitica dell’acido formico. Le prove sperimentali condotte in laboratorio hanno riguardato substrati organici che degradano direttamente senza intermedi di reazione, come l’acido formico. A tal fine è stato impiegato un apparato sperimentale funzionante in batch. I campioni prelevati a periodi regolari sono stati analizzati ad un misuratore di Carbonio Organico Totale (TOC). Per l’attivazione del processo fotocatalitico sono state utilizzate due sorgenti luminose differenti installate in due reattori con diversa geometria: il reattore piano illuminato con tecnologia LED e il reattore anulare illuminato con lampada fluorescente. I dati sperimentali (concentrazione dell’acido formico in funzione del tempo) sono stati oggetto di analisi cinetica. È stato usato a tal fine il metodo integrale di analisi cinetica assumendo due diversi modelli, a cui corrispondono due diverse equazioni cinetiche: un’equazione cinetica ad un solo parametro di “tipo” quadratico di Minero e un’equazione cinetica a due parametri del tipo Langmuir Hinshelwood. La regressione dei dati sperimentali è risultata molto soddisfacente e piuttosto simile per entrambi i modelli. Un’importante conclusione è che la degradazione fotocatalitica di soluzioni acquose di acido formico pare consentire di usare il modello quadratico per attuare delle “misure attinometriche” dell’energia radiante assorbita nel reattore.
- The increasing level of pollution in the world represents a problem on which particular attention has been paid in recent decades, thus directing research towards the use of sustainable and efficient technologies for air and water purification. An emerging technology, which is proving to be very effective, is the photocatalytic oxidation. This technique uses semiconductor materials such as titanium dioxide as photocatalysts. Titanium oxide seems to be the ideal photocatalyst if irradiated by UV radiation and for this reason it was also used in my experimental activity. The work carried out was essentially focused on the study of the photocatalytic degradation kinetics of formic acid. The experimental tests conducted in the laboratory concerned organic substrates that degrade directly without reaction intermediates, such as formic acid. For this purpose, an experimental apparatus operating in batch was used. The samples taken at regular periods were analyzed on a Total Organic Carbon (TOC) meter. To activate the photocatalytic process, two different light sources were used installed in two reactors with different geometry: the flat reactor illuminated with LED technology and the annular reactor illuminated with a fluorescent lamp. The experimental data (concentration of formic acid vs time) were subjected to kinetic analysis. For this purpose the integral method of kinetic analysis was used assuming two different models, to which correspond two different kinetic equations: a kinetic equation with a single parameter of the Minero quadratic "type" and a kinetic equation with two parameters of the type Langmuir Hinshelwood. The regression of the experimental data was very satisfactory and quite similar for both models. An important conclusion is that the photocatalytic degradation of aqueous solutions of formic acid seems to allow the use of the quadratic model to implement "actinometric measurements" of the radiant energy absorbed in the reactor.
Date
- 2022-03-15
Type
- Doctoral Thesis
- PeerReviewed
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:unibo-28161
Papallo, Maria (2022) Processi fotocatalitici: valutazione delle prestazioni dei vari reattori e materiali, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Ingegneria civile, chimica, ambientale e dei materiali