title: Επίδραση των λειτουργικών παραμέτρων στην φωτοκαταλυτική διάσπαση επίμονων μικρορύπων
Creators: name: Στεφανιδη Ευαγγελια--Ελευθερια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2018

description: Ανάμεσα στα ποικίλα περιβαλλοντικά προβλήματα σήμερα, η συσσώρευση
επίμονων ρυπογόνων ουσιών(π.χ. φαρμακευτικά προϊόντα, προϊόντα προσωπικής
φροντίδας, ενδοκρινικοί διαταράκτες)στους υδάτινους αποδέκτες σε συνδυασμό με την αδυναμία πλήρους απομάκρυνσης τους από συμβατικούς σταθμούς
επεξεργασίας λυμάτων, καθιστούν επιτακτική την ανάγκη ανάπτυξης νέων
τεχνολογιών για τη μετατροπή τους σε λιγότερο επιβλαβείς ενώσεις. Μια πολλά
υποσχόμενη τεχνολογία είναι η ετερογενής φωτοκατάλυση, η οποία είναι φιλική
προς το περιβάλλον, ενώ με την επιλογή κατάλληλου καταλύτη μπορεί να
αξιοποιήσει την ηλιακή ακτινοβολία, μειώνοντας σημαντικά το κόστος σε εφαρμογές μεγάλης κλίμακας. Οι έρευνες επικεντρώνονται στην τροποποίηση ενός ευρέως γνωστού φωτοκαταλύτη, του διοξειδίου του τιτανίου (TiO2), με στόχο την αύξηση της απόκριση του στο ορατό. Στόχος είναι η αξιοποίηση της ανανεώσιμης ηλιακής ενέργειας και ως εκ τούτου η εφαρμογή της μεθόδου για την επεξεργασία μεγάλων όγκων νερού, με μικρό κόστος. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σύνθεσηκαι ο χαρακτηρισμός καταλυτώνTiO2 ενισχυμένων με άργυρο (Ag) για την διερεύνηση της επίδρασης των λειτουργικών παραμέτρων στην φωτοκαταλυτική διάσπαση επίμονων οργανικών μικρορύπων. Οι ενισχυμένοι με διάφορες περιεκτικότητες (1-5 %mol) Ag καταλύτες TiO2 παρασκευάστηκαν στο εργαστήριο με την τεχνική λύματος-πηκτώματος και χαρακτηρίστηκαν με χρήση των τεχνικών περίθλασης ακτινών X (XRD), φασματοσκοπίας διάχυτης ανάκλασης (DRS) και μέτρησης της ειδικής επιφάνειας (BET). Οι οπτικές και φυσικοχημικές ιδιότητες των υλικών συγκρίθηκαν με εκείνες μη ενισχυμένου TiO2 που παρασκευάστηκε ακολουθώντας την ίδια μέθοδο καθώς και με εμπορικά διαθέσιμου TiO2 (DegussaP25). Τα πειράματα περίθλασης ακτίνων X
έδειξαν ότι όλοι οι φωτοκαταλύτες αποτελούνται από TiO2 στη μορφή του ανατάση, με εξαίρεση τον εμπορικό καταλύτη, ο οποίος αποτελείται από 74% ανατάση και 26% ρουτίλιο. Η ενίσχυση του TiO2 με Ag αφήνει το μέγεθος των κρυσταλλιτών του TiO2 πρακτικά ανεπηρέαστο (10-12nm), σε αντίθεση με την ειδική επιφάνεια, η οποία μειώνεται σημαντικά, από 97 σε 58 m2/g, καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε Ag από 0 σε 10%mol. Τα πειράματα φασματοσκοπίας διάχυτης ανάκλασης έδειξαν ότι η ενίσχυση με Agοδηγεί σε σημαντική μετατόπιση της καμπύλης απορρόφησης στην περιοχή του ορατού φάσματος, και κατά συνέπεια σε μείωση του ενεργειακού χάσματος του TiO2 από 3,06 eV σε 2,59 eV. Στη συνέχεια εξετάστηκε η φωτοκαταλυτική διάσπαση των ουσιών 2,4- διχλωροφαινόλη (2,4-dichlorophenol,2,4-DCP), Δισφαινόλη Α (BisphenolA,BPA), Καρβαμαζεπίνη (Carbamazepine,CBZ), Ανδροστερόνη, (Androsterone,ADT), οιστρόνη, (Estrone,E1), 17α-αιθυνιλοιστραδιόλη (17a- Ethinylestradiol, EE2) και Iminostilbene (IMB) η οποία αποτελεί παράγωγο της ουσίας Carbamazepine, με 3 χρήση ηλιακής ακτινοβολίας. Μελετήθηκε η επίδραση της συγκέντρωσης του καταλύτη (0,2-1,25 gr/L) και του pH (3-9) στην ικανότητα αποδόμησης των ουσιών. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ενίσχυση του TiO2με 5% mol Ag οδηγεί σε σημαντική βελτίωση της φωτοκαταλυτικής διάσπασης των περισσοτέρων ουσιών, επιτυγχάνοντας ποσοστό αποδόμησης μεγαλύτερο από 60% (με εξαίρεση τη ουσία IMB) σε χρόνο ακτινοβόλησης 60 min. Βέλτιστη αποδόμηση παρατηρήθηκε για συγκέντρωση φωτοκαταλύτη 5%Ag-TiO2 ίση με 0,5 g/L, ενώ μικρότερες (0,2 g/L) ή μεγαλύτερες (1,25 g/L) συγκεντρώσεις φωτοκαταλύτη οδηγούν σε χαμηλότερα ποσοστά φωτοκαταλυτικής διάσπασης (< 40%). Όσον αφορά στην επίδραση της τιμής του pH, η ακτινοβόληση της ουσίας Iminostilbene (IMB) για χρόνο 60 min, οδηγεί σε υψηλότερα ποσοστά αποδόμησηςσε όξινες συνθήκες,της 2,4 dichlorophenol (2,4 DCP) σε βασικές συνθήκες, της Androsterone (ADT) σε pH=5 ενώ οι υπόλοιπες ουσίες διασπώνται ευκολότερα σε pH=5 και pH=9.