Μελέτη διατάξεων φωτοκατάλυσης για διάσπαση ρύπων

• Κύριος συγγραφέας: Ζάρλας, Φώτιος
• Άλλοι συγγραφείς: Λευθεριώτης, Γεώργιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Φωτοκατάλυση; Υπεροξείδιο του υδρογόνου; Photocatalysis; Methylene blue (MB); Chemical Oxygen Demand (C.O.D.); 571.956

Αντικείμενο της παρούσας ερευνητικής εργασίας είναι η μελέτη διατάξεων φωτοκατάλυσης για τη φωτοαποικοδόμηση της χρωστικής «μπλε του μεθυλενίου» Methylene Blue, μίας ουσίας που χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα της βιομηχανίας χρωμάτων, χαρτιού και υφαντουργίας. Η φωτοκατάλυση με τη χρήση του βολφραμίου (WO3) ως φωτοκαταλύτη έχει μελετηθεί διεξοδικά τα τελευταία χρόνια και έχει διαπιστωθεί ότι αποτελεί ένα από τα πιο αποδοτικά υλικά για τέτοιες διαδικασίες. Το ενεργειακό χάσμα, όμως, αυτού του ημιαγωγού (Eg=2,8eV) είναι τέτοιο που για τη φωτοενεργοποιησή του απαιτείται υπεριώδης ακτινοβολία. Συνεπώς, η βέλτιστη αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας που έχουμε στη διάθεσή μας, η οποία σε πολύ μεγάλο ποσοστό ανήκει στο ορατό «κομμάτι» του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος καθίσταται αδύνατη. Πλεονέκτημα που παρουσιάζει το συγκεκριμένο υλικό είναι ότι η μέθοδος παρασκευής του είναι εξαιρετικά απλή και με χαμηλό κόστος. Επιπροσθέτως, ο ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται σε αυτή την περίπτωση, δηλαδή το υπεροξείδιο του Υδρογόνου (Η2Ο2) μπορεί να απομακρυνθεί από το τελικό διάλυμα πολύ πιο εύκολα απ’ ότι το καυστικό Νάτριο (NaOH) που χρησιμοποιείται όταν άνοδος είναι το TiO2. Τέλος, για την απομάκρυνση του ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται και είναι απαραίτητος για τη φωτοκατάλυση (στη συγκεκριμένη περίπτωση H2O2) αξιοποιήθηκαν καταλύτες platinum black οι οποίοι κατά την αλληλεπίδραση τους με το H2O2, το διασπούν και επιτρέπουν τον πλήρη καθαρισμό του υπό μελέτη υδατικού διαλύματος Μethylene Blue. Τα πιο σημαντικά συμπεράσματα που προέκυψαν μέσα από τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν, είναι τα εξής 1. Με τη χρήση WO3 (ως φωτοάνοδο) και H2O2 (ως ηλεκτρολύτη), η χρωστική έχει διασπαστεί σχεδόν πλήρως γεγονός που αποδεικνύει ότι το WO3 είναι κατάλληλος φωτοκαταλύτης για τη φωτοδιάσπαση του ΜΒ. 2. Η ένταση της ακτινοβολίας της πηγής του φωτός παρουσιάζει καλύτερη φωτοδιάσπαση της χρωστικής όταν είναι υψηλή. 3. Η αύξηση του ηλεκτρολύτη Η2Ο2 στο διάλυμα προσδίδει καλύτερη φωτοκαταλυτική απόδοση στην διάσπαση του ρύπου. 4. Η παρουσία του ηλεκτρολύτη H2O2 παρεμποδίζει τον προσδιορισμό του Χημικά Απαιτούμενου Οξυγόνου (Χ.Α.Ο.) κάτι το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένα συμπεράσματα. 5. Οι καταλύτες Platinum Black αντιδρούν με το H2O2 που έχει απομείνει στο διάλυμα μετά το πέρας της φωτοκατάλυσης και το εξουδετερώνουν.