Φωτοηλεκτροκαταλυτική αδρανοποίηση ρύπων σε υδατικά διαλύματα
Creators: name: Φιλιππίδης, Νικόλαος Ι.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Φωτοηλεκτροκαταλυτική οξείδωση
Οξειδωτικές μέθοδοι αντιρρύπανσης
Διοξείδιο του τιτανίου
Φωτοηλεκτροκαταλυτική απολύμανση
Χρωστική, εντομοκτόνο, χλωροφαινόλη
Ημιαγώγιμα ηλεκτρόδια
Photoelectrocatalytic oxidation
Advanced oxodation processes
Titanium dioxide
Dye, insecticide, chlorophenol
Semiconducted electrodes

description: Ο σκοπός της παρούσας Διατριβής είναι η βελτιστοποίηση και η περαιτέρω ενίσχυση της ετερογενούς φωτοκατάλυσης, με την ταυτόχρονη εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου σε ηλεκτρόδια TiO2, στον καθαρισμό του πόσιμου ύδατος και των υγρών αποβλήτων. Τελικό στόχο αποτελεί η μελέτη και η εύρεση των βέλτιστων συνθηκών λειτουργίας μιας καινοτόμου φωτοηλεκτροχημικής κυψέλης, καθώς και η ανάπτυξη (σε εργαστηριακή κλίμακα) και ο χαρακτηρισμός ενός προτύπου φωτοηλεκτροκαταλυτικού αντιδραστήρα καταστροφής υδατικών ρύπων. Αντικείμενο της έρευνας αποτελεί η χρησιμοποίηση των παραπάνω συστημάτων στην αποικοδόμηση και απενεργοποίηση προτύπων οργανικών ρύπων και βακτηρίων αντίστοιχα που απαντώνται στο νερό. Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων θα παρασκευασθούν θερμικά και μικροσωματιδιακά ηλεκτρόδια με υπόστρωμα Ti διαστάσεων 0.5 x 1 cm τα οποία θα χαρακτηριστούν (ηλεκτροχημικά, XRD, SEM) σε κλασσική ηλεκτροχημική κυψέλη τριών ηλεκτροδίων, ενώ σε τελικό στάδιο θα ακολουθήσει συσχέτιση της βολταμμογραφικής συμπεριφοράς των ηλεκτροδίων με διάφορες παραμέτρους όπως α) η μορφή τουTiO2 του υμενίου (ανατάσης, ρουτίλιο), β) ο χρόνος και η θερμοκρασία θερμικής κατεργασίας των τεμαχιδίων και γ) το πάχος υμενίου του TiO2 στα μικροσωματιδιακά ηλεκτρόδια. Στη συνέχεια θα ακολουθήσει παρασκευή ηλεκτροδίων διαστάσεων 11 x 20 cm για τη διεξαγωγή πειραμάτων ηλεκτροχημικής οξείδωσης, φωτοκατάλυσης και φωτοηλεκτροκατάλυσης, στη πρότυπη φωτοηλεκτροχημική κυψέλη, με σκοπό τη μελέτη της αποτελεσματικότητας του συστήματος στη καταστροφή δύσκολα βιοαποικοδομίσιμων ρύπων καθώς και την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών λειτουργίας του. Τέλος, θα ακολουθήσει η κατασκευή ενός καινοτόμου φωτοηλεκτροκαταλυτικού αντιδραστήρα ο οποίος θα μπορεί να λειτουργήσει τόσο με τεχνητό όσο και ηλιακό φωτισμό και θα γίνει έλεγχος της αποδοτικότητας του συστήματος στην αδρανοποίηση αντιπροσωπευτικών ρύπων που απαντώνται στο πόσιμο νερό και στα υγρά απόβλητα (οργανοχλωριωμένα παράγωγα, φυτοφάρμακα, χρωστικές) σε συνεχή ροή
description: This study aims at the improvement of the heterogeneous photocatalytic method in cleaning and disinfect potable water and effluent wastewater through the use of different types of TiO2 electrodes and the parallel use of electric field. The use of TiO2 as supported film is advantageous for catalyst separation, but poses surface area and mass transfer limitations. To counterbalance these, the use of a conducting substrate offers the possibility of enhancing the photocatalytic activity of TiO2 overlayer by applying a positive bias on the catalyst in an appropriate electrochemical minimizing recombination with photogenerated holes. The objectives of this study were: a) the synthesis of thermal and particulate TiO2 electrodes under various experimental conditions, b) the morphological and electrochemical/photoelectrochemical characterization of the electrodes and c) the use of the electrodes with the best photoelectrocatalytic properties in electrocatalytic/photocatalytic and photoelectrocatalytic experiments in order to study the effectiveness of the system in the destruction of pollutants which are characterized by great stability in the environment and the disinfection of potable water. Final objective was the construction of a novel photoelectrocatalytic reactor that can work in a recirculation batch mode, under artificial or solar light, for the oxidation of representable pollutants (chlorophenols, pesticides, dyes) in potable water and wastewater. During the photoelectrochemical oxidation a number of parameters were tested (initial concentration of the pollutants and the microorganisms, pH of the solution, applied potential, intensity of the illumination, the influence of the solution's volume and electrodes' type) and proved to be crucial to the efficiency of the above systems. In the long term, the realization of this study's systems can lead to construction of autonomous systems for water cleaning and disinfection through the exploitation of solar energy; these can contribute to the protection of public health in distant areas, settlements, etc. The use of low cost and no toxic catalysts with activated the aid of solar radiation can be beneficial for areas such as Mediterranean countries which are subject to long sunshine periods and lack of water