APLIKACE FOTOKATALYTICKÝCH PROCESŮ PRO ČIŠTĚNÍ KONTAMINOVANÝCH VOD



Podobné dokumenty
APPLICATION OF PHOTOCATALYTIC PROCESSES FOR CONTAMINATED WATER CLEANING APLIKACE FOTOKATALYTICKÝCH PROCESŮ PRO ČIŠTĚNÍ KONTAMINOVANÝCH VOD

Fotokatalytická oxidace acetonu

Praktická aplikace fotochemických a fotokatalytických procesů při dekontaminaci vod

Využití heterogenní fotokatalýzy pro zpracování vod obsahující azobariva technické a ekonomické překážky. Marek Smolný, Kristýna Süsserová, Jiří Cakl

FOTOKATALYTICKÁ OXIDACE BIOLOGICKY OBTÍŽNĚ ODBOURATELNÝCH ORGANICKÝCH LÁTEK OBSAŽENÝCH V NADBILANČNÍCH VODÁCH ZE SKLÁDEK KOMUNÁLNÍHO ODPADU

ČIŠTĚNÍ A PŘEDÚPRAVA PROCESNÍCH A ODPADNÍCH VOD Z VÝROBY PAPÍRU ELEKTROCHEMICKÝM - FENTONOVÝM PROCESEM

Stanovení fotokatalytické aktivity vzorků FN1, FN2, FN3 a P25 dle metodiky ISO :2013

Vybrané procesy potravinářských a biochemických výrob

ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE

Fentonova oxidace ve zkrápěném reaktoru za kontinuálního a periodického nástřiku

Komerční fotokatalytické nátěry Technologie pro čištění vzduchu Srovnávací studie.

ADVANCED OXIDATION PROCESSES UTILIZATION FOR THE DECONTAMINATION OF HIGHLY POLUTED GROUNDWATERS

Látka toxická pro mikroorganismy a vyšší živočichy i v nízké koncentraci. Do prostředí se dostává: Používá se například:

Komplexní řešení pro sanace lokalit kontaminovaných kyanidy

Obsah přednášky. princip heterogenní fotokatalýzy

Potenciál vyuţití ferrátů v sanačních technologiích

DOKUMENTACE K PILOTNÍ JEDNOTCE MIKROSÍTA/UV

NANOTECHNOLOGIES FOR NEW MATERIALS, INNOVATIONS AND A BETTER LIFE. FN-NANO s.r.o.

Laboratorní srovnání oxidačních účinků manganistanu, peroxidu a persulfátu

FUNKČNÍ POVRCHOVÉ VRSTVY

Krystalinita. Krystalinita. Kanálová struktura. Částicová fáze

Pevné lékové formy. Vlastnosti pevných látek. Charakterizace pevných látek ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství

Cvičení k předmětu Metody studia fotochemických procesů (KTEV / 2MSFP) (prozatímní učební text, srpen 2012)

Klasifikace vod podle čistoty. Jakost (kvalita) vod. Čištění vod z rybářských provozů

Využití nanotechnologií (a biotechnologií) pro čištění vod

TESTY FOTOCHEMICKÉ SANAČNÍ JEDNOTKY VYUŽÍVAJÍCÍ SYSTÉMU KOMBINACE PEROXIDU VODÍKU A UVC ZÁŘENÍ. Radim Žebrák 1 & Hana Lipšová 2

Rentgenová difrakce a spektrometrie

Pilotní aplikace Fentonova činidla v prostředí se směsnou kontaminací. Pavel Hrabák, Hana Koppová, Andrej Kapinus, Miroslav Černík, Eva Kakosová

TECHNICKÝ LIST PROTECTAM FN 2 KOMPOZITNÍ FUNKČNÍ NÁTĚR

VYUŽITÍ UV ZÁŘENÍ A OZONIZACE PŘI ODSTRAŇOVÁNÍ LÉČIV

Fotokatalytické účinky oxidu titaničitého. Nina Janásová

POKROČILÉ OXIDAČNÍ PROCESY - AOP

Funkční nanostruktury Pavla Čapková

CEMENTOVÉ SMĚSI S TiO 2 PRO GRC KOMPOZIT

Glass temperature history

Příprava vrstev metodou sol-gel

Oxidační účinek ferátů na autotrofní a heterotrofní mikroorganismy

Advanced Materials JTJ s. r. o., Kamenné Žehrovice 23, PSČ: , IČO:

Příprava vrstev metodou sol - gel

Synergický účinek UV záření a tepla na životaschopnost a infektivitu oocyst. Cryptosporidium parvum

ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE

TECHNICKÝ LIST FUNKČNÍ NÁTĚR FN 3

Alergeny v pivu Pavel.Dostalek

Příloha 2. Návod pro laboratorní úlohu

Potravinářské aplikace

Vliv kyseliny citronové na generování reaktivních kyslíkových částic

Stanovení fotoindukovaných vlastností (rozklad modelové látky Acid Orange 7)

Sanační Technologie, 2015

ČISTÍCÍ ENERGIE SVĚTLA

PŘIPRAVENÉ METODOU MAGNETRONOVÉHO NAPRAŠOV

Mesoporézní vs. ploché elektrody

Vlastnosti nanoželezné suspenze modifikované řepkovým olejem

6.Úprava a čistění vod pro průmyslové a speciální účely

Aplikace nano-sorbentů pro stabilizaci Pb a Zn v kontaminované půdě

TECHNICKÝ LIST NÁTĚR FN 1 Transparent KOMPOZITNÍ FUNKČNÍ NÁTĚR

DECOLORIZATION OF WASTE AND PROCESS WATER FROM THE PRODUCTION OF PAPER BY INDIRECT ELECTROCHEMICAL OXIDATION

TECHNOLOGIE KE SNIŽOVÁNÍ EMISÍ (SEKUNDÁRNÍ OPATŘENÍ K OMEZOVÁNÍ EMISÍ)

Testování fotokatalytické aktivity nátěrů FN z hlediska jejich schopnosti odbourávání polutantů ze vzduchu dle následujících ISO standardů:

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU VITAMÍNU D METODOU HPLC

PEMZA, ALTERNATIVNÍ FILTRAČNÍ MATERIÁL VE VODÁRENSTVÍ

PŘEDMLUVA...ii. OBSAH...ii 1. ÚVOD...1

Metody gravimetrické

Tlakové membránové procesy

Plazmová depozice tenkých vrstev oxidu zinečnatého

Odborný portál pro profesionály v oblasti stavebnictví asb-portal.cz Tlač

TECHNICKÝ LIST PROTECTAM FN2 ANTIBAKTERIÁLNÍ KOMPOZITNÍ FUNKČNÍ NÁTĚR

DISKUSE VHODNOSTI KOMBINOVANÉHO POUŢITÍ VYBRANÝCH IN-SITU SANAČNÍCH METOD PŘI ŘEŠENÍ KOTAMINACE PODZEMNÍCH VOD. Autorský kolektiv

MĚŘENÍ ÚČINNOSTI FOTOKATALYTICKY AKTIVNÍCH LÁTEK MEASUREMENT OF EFFICIENCY OF PHOTOCATALYTIC ACTIVE SUBSTANCES

Denitrifikace vod s vysokým obsahem solí pomocí biotechnologie Lentikats

Materiálový výzkum. Výzkumný program

METODA PRO TESTOVÁNÍ FOTOKATALYTICKÉ AKTIVITY MATERIÁLŮ

PRVNÍ ZKUŠENOSTI S APLIKACÍ FILTRAČNÍ NÁPLNĚ FILTRALITE NA ÚV BEDŘICHOV

Průtokové metody (Kontinuální měření v proudu kapaliny)

VLIV TECHNOLOGICKÝCH PARAMETRŮ POST-AERACE NA KVALITU ANAEROBNĚ STABILIZOVANÉHO KALU

FORMY ČINNOSTI NANOCENTRA

Výzkumné centrum Pokročilé sanační technologie a procesy

Video Jak si vytvořit samočistící fasádu (

Radiační odstraňování vybraných kontaminantů z podzemních a odpadních vod

LABORATORNÍ PŘÍSTROJE A POSTUPY

VYHODNOCENÍ ZKUŠEBNÍHO PROVOZU ÚV LEDNICE PO REKONSTRUKCI

TLAKOVÉ MEMBRÁNOVÉ PROCESY A JEJICH VYUŽITÍ V OBLASTI LIKVIDACE ODPADNÍCH VOD

Fotokatalytická redukce oxidu uhličitého v přítomnosti fotokatalyzátorů na bázi TiO 2

ZÁKLADNÍ MODELY TOKU PORÉZNÍ MEMBRÁNOU

LABORATOŘ OBORU I. Testování katalyzátorů pro přípravu prekurzorů vonných látek. Umístění práce:

Katedra chemie FP TUL Chemické metody přípravy vrstev

Chemické metody přípravy tenkých vrstev

PROJEKT CENTRUM PRO INOVACE V OBORU

Ing. Radim Staněk, prof. Ing. Jana Zábranská CSc. Čištění odpadních vod z výroby nitrocelulózy

Úprava odpadní vody Biologická úprava odpadní vody

Lis na shrabky INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

APLIKACE FOTOAKTIVNÍCH NÁTĚRŮ S FTALOCYANINY PRO ZVÝŠENÍ KVALITY PROSTŘEDÍ ÚPRAVEN PITNÉ VODY

Zpracování průsakových vod z popílkoviště pomocí reverzní osmózy

P. Martinková, R. Jobánek, D. Pospíchalová. Stanovení vybraných léčiv v čistírenském kalu

Úvod k biochemickému praktiku. Pavel Jirásek

Systém aktivního záchytu polutantů srážkových vod jako odpověď na požadavky ČSN a TNV Jiří Hendrych. Pavel Špaček

Návod pro laboratorní úlohu: Závislost citlivosti plynových vodivostních senzorů na teplotě

AQUATEST a.s. - sanace

Separační metody v analytické chemii. Plynová chromatografie (GC) - princip

Transkript:

APLIKACE FOTOKATALYTICKÝCH PROCESŮ PRO ČIŠTĚNÍ KONTAMINOVANÝCH VOD Ywetta Maléterová Simona Krejčíková Lucie Spáčilová, Tomáš Cajthaml František Kaštánek Olga Šolcová

Vysoké požadavky na kvalitu vody ve spojitosti s mírou každodenního znečišťování vedly k hledání nových účinných technik pro likvidaci polutantů. Pokročilé oxidační procesy (Advanced Oxidation Process - AOP) oxidačním činidlem jsou hydroxylové radikály OH neselektivní oxidace odbourávání širokého spektra organických polutantů vody reakce při atmosférickém tlaku i teplotě Schopnost generovat vysoce účinné OH radikály mají například tyto reakční systémy: H 2 O 2 + UV záření Fentonova oxidace H 2 O 2 /Fe 2+ Fotokatalýza TiO 2 + UV záření

V praxi již používané AOP: přečištění odpadních vod z barvíren a z provozů textilního a kožedělného průmyslu. Další možné využití AOP: likvidace zbytků léčiv prostředků osobní péče agrochemikálie dalších látky z odpadních vod Oxid titaničitý Oxid titaničitý je fotokatalyticky aktivní a řadí se mezi činidla AOP. Představuje zajímavou alternativou pro zefektivnění čištění odpadních vod.

Příprava oxidu titaničitého Oxid titaničitý jako fotokatalyzátor může být připraven buď ve formě prášku nebo ve formě vrstev. Prášková forma katalyzátoru TiO 2 je během fotokatalýzy suspendovaná v kontaminované vodě, dostupná i komerčně. TiO 2 ve vrstvách Nanesením filmu na vybraný nosič odpadá separace katalyzátoru po reakci odstřeďováním či filtrací. Nosiče: skla, keramika, kov Příprava fotokatalytického oxidu titaničitého: Sol gel metoda koloidní suspenze (sol) viskózní gel pevný materiál.

Depoziční techniky. dip-coating spray-coating sítotisk Dip-coated layer Ponoření nosiče do roztoku tenká amorfní vrstva. Pro využití vrstev ve fotokatalýze nutná krystalická fáze TiO 2 - anatas Nezbytná stabilizace vrstev kalcinace tvorba krystalické fáze odstranění organických příměsí

Charakteristika katalyzátoru 4 vrstvy na skleněné kuličce - průměr 1.5 mm vytvořené sol-gel metodou Množství katalyzátoru/1 kuličce = 0.0027 mg Tloušťka 1 vrstvy = 120 nm S Bet = 70 m 2 /g V micro = 15 mm 3 (liq)/g

UV lampa: Aktivace katalyzátoru TiO 2 TiO 2 + hv TiO 2 (e - + h + ) h + + H 2 O OH + H + e - + O 2 O 2 h + / OH + EE2 oxidační produkty Philips HOK 4/120E střednětlaká rtuťová výbojka, výkon 400 W, napětí 125 V UV-Vis 400 750 nm UVA 315 400 nm UVB 280 315 nm UVC 100 280 nm Vzdálenost výbojky 30 cm 20 cm 10 cm In ten zi ta (W.m -2 ) UV Vis 29 62 204 UVA 25 55 192 UVB 21 46 160 UVC 49 108 376

Vsádkový reaktor Katalyzátor Teplota: 26 33 C ph: 6 5 Koncentrace 4-CP: 500 mg/l Katalyzátor: 2.5 mg na 5 g nosiče 200 ml roztoku Kontinuální míchání po dobu experimentu (4-8 h)

Koncentrace (g/l) Výsledky vsádkový reaktor Degradace 4-CP 0,6 0,5 0,4 0,3 TiO2 + UV záření 0,2 0,1 0 1 2 3 4 5 6 Čas (h)

Koncentrace (g/l) Koncentrace 4-CP (g/l) Srovnání TiO 2 a TiO 2 dopovaný Ag 0,5 0,4 0,3 0,2 TiO2 TiO2 dopovaný Ag 0,1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Čas (h) Vícenásobná aplikace katalyzátoru TiO 2 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 1.aplikace 2.aplikace 3.aplikace 4.aplikace 5.aplikace 0 1 2 3 4 5 6 Čas (h)

Srovnání TiO 2 v práškové formě a ve formě tenkých vrstev 1.0 4-CP 500 mg/l 0.8 c/c0 [-] 0.6 0.4 Katalyzátor tenké vrstvy 2.5 mg Katalyzátor- prášková forma 25 mg 0.2 0.0 0 2 4 6 8 10 Time [hrs]

Toxicita po degradaci 4-CP Toxicita produktů po 8 hodinách reakce

Kontinuální fotoreaktor s průtočnou celou Detail průtočné cely Teplota: 26 33 C ph: 6 5 Koncentrace EE2 : 20 25 ppm Katalyzátor: 2.5 mg na 5 g nosiče

Kontinuální trubkový fotoreaktor Teplota: 26 35 C ph: 6 5 Koncentrace EE2: 11 14 ppm Množství katalyzátoru: 2.2 mg/ 4 kapiláry 4 kapiláry o délce 10 cm

Látky estrogenního charakteru Endogenní estrogeny Syntetizovány v těle živočichů 17β-estradiol, estriol, estron 17β-estradiol (E2) Estriol (E3) Estron (E1)

Exogenní estrogeny Environmentální estrogeny: Phytoestrogeny (rostlinný původ) Mykoestrogeny (produkty některých plísní) Xenoestrogeny (antropogenní zdroje) Bisphenol A (BPA) uvolňuje se z obalů potravin 4-nonylphenol (NPH) biodegradační produkt detergentů Irgasan (IRG) antibakteriální složka v mýdle, kosmetických produktech, zubních pastách 17α-ethynylestradiol (EE2) farmaceutický preparát - složka hormonální antikoncepce

C/C o (%) Výsledky modelová voda Degradace EE2 ve vsádkovém reaktoru 100 80 vzdálenost lampy 30 cm 20 cm 60 40 20 0 0 2 4 6 8 t (h) Analýza: Waters Alliance HPLC modul s PDA detektorem

C/C o (%) Výsledky modelová voda Degradace EE2 v trubkovém reaktoru průtok: 1 ml/min doba zdržení: 6.4 min 100 80 vzdálenost lampy 10 cm 20 cm 60 40 20 0 TY 0 TY 1 TY 2 TY 3 Vzorek

C/C o (%) Výsledky modelová voda Degradace EE2 v trubkovém reaktoru průtok: 0.2 ml/min doba zdržení: 32 min 100 80 vzdálenost lampy 10 cm 20 cm 60 40 20 Detekční limit: 0.1 ppm 0 TX 0 TX 1 TX 2 TX 3 Vzorek

Výsledky reálná voda Vstupní analýza reálné vody Substance BPA IRG 4 - NPH jednotky ng/l ng/l ng/l Koncentrace 387.2 180.2 59.6 BPA. Bisphenol A IRG.. Irgasan 4-NPH 4-nonylphenol

Koncentrace (ng/l) Výsledky reálná voda Degradace ve vsádkovém reaktoru 400 300 Vzdálenost lampy: 20 cm Množství katalyzátoru: 2.5 mg Teplota: 26 33 C Doba: 8 h 200 100 Input Output 0 BPA IRG 4-NPH

Estrogenita (%) Výsledky C/C o (%) Estrogenita 100 80 EE2 estrogenity EE2 concentration 100 80 60 60 40 40 20 20 0 0 2 4 6 8 t (h) 0 Estrogenita stanovena luminiscenční metodou za použití kvasinek Saccharomyces cerevisiae.

% Výsledky Toxicita 100 80 BPA EE2 60 40 20 0 0 2 4 6 8 T (h) Pro stanovení toxicity byla použita bioluminiscenční metoda za použití kmenu Vibrio fisheri sp

Přehled výsledků Vzdálenost lampy Čas Konverze Estrogenita Toxicita cm h % % % 30 8 93.7 20 8 97 97 3 0 Vzdálenost lampy Doba zdržení Průtok Konverze cm min ml/min % 10 3.2 2 30.2 10 6.4 1 44.3 20 6.4 1 22.3 10 16 0.4 94.1 20 32 0.2 92.5 10 32 0.2 > 99.1

Pilotní reaktor Střednětlaká rtuťová výbojka Philips HOK 25/120 Technické údaje: Délka C 367 mm Průměr D 21.6 mm Výkon 2500 W Napětí 440 V

Modelová voda Výsledky pilotní reaktor 100 80 EE2 Flow rates: 60 40 20 13.95 l/h 11.55 l/h 8.7 l/h 6.3 l/h 6.21 l/h 0 0 10 20 30 40 50 T (min)

Modelová voda Výsledky pilotní reaktor 100 80 60 BPA Průtoky: 13.92 l/h 11.13 l/h 8.58 l/h 4.68 l/h 40 20 0 0 10 20 30 40 50 T (min)

Výhody tenkých vrstev Tenká vrstva TiO 2 katalyzátoru vykazuje 10 x vyšší aktivitu než jeho prášková forma: 2.5 mg tenké vrstvy a 25 mg práškového katalyzátoru mají stejnou účinnost. TiO 2 katalyzátor ve formě tenkých vrstev na nosiči se snadno separuje z čištěné vody pro další použití. Dlouhodobá účinnost připraveného TiO 2 katalyzátoru byla ověřena opakovaným použitím. Před aplikací Po 5 aplikacích

Závěry Metodou sol-gel byly připraveny tenké vrstvy TiO 2 na skleněných kuličkách a vnitřním povrchu skleněných trubek. Obsah TiO 2 byl 2.5 mg ve vsádkovém reaktoru, 2.2 mg v trubkovém reaktoru je 10x nižší než v práškové formě. 97% degradace ve vsádkovém reaktoru bylo dosaženo po 8 hodinách, 99% v kontinuálním trubkovém reaktoru při době zdržení 32 min. Estrogenní aktivita klesala v průběhu degradačního procesu, hodnoty toxicity se nemění