Аналіз фотокаталітичної активності покриття з TiO2 на склі як критерію його здатності до самоочищення
DOI:
https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.188072Ключові слова:
фотокаталітичний реактор, метиленовий синій, УФ-випромінювання, фотокаталіз, спектральний аналіз, знебарвлення, діаграма колірності.Анотація
Об’єктом дослідження є процес фотокаталітичної деградації метиленового синього на склі з покриттям з оксиду титану під дією ультрафіолетового випромінювання (УФ-випромінювання). Дослідження має на меті опосередковано оцінювати здатність стекол до самоочищення. Робиться аксіоматичне припущення про кореляцію між здатністю до самоочищення і фотокаталітичною активністю.
В ході дослідження використовувався фотокаталітичний реактор власної конструкції. Це циліндрична порожнина з кварцового скла у вигляді стакану, на внутрішню поверхню якого попередньо нанесене фотокаталітичне покриття з оксиду титану. Порожнина стакану заповнюється розчином метиленового синього. Ззовні стакан опромінюється ртутно-кварцовою лампою. УФ-випромінювання безперешкодно проходить крізь кварцове скло і з тильної сторони активує фотокаталітичне покриття. Для активації процесу потрібна участь атмосферного кисню. Для цього здійснюється барботаж розчину повітрям з перфорованого кільцевого трубчастого колектора, розташованого на дні стакану.
Розчин метиленового синього після різних термінів експозиції піддається спектральному аналізу. Кінетика деградації барвника оцінюється фотоколориметричним методом за зменшенням інтенсивності характеристичної смуги поглинання метиленового синього. Процес знебарвлення наочно демонструється на діаграмі колірності.
Новизна запропонованої схеми функціонування фотокаталітичного реактора полягає в тому, що УФ-випромінювання активує покриття, діючи на нього з боку внутрішньої поверхні поділу: кварцове скло-покриття. Електронно-діркові пари мігрують на поверхню і за умов контакту з киснем повітря здійснюють фотокаталіз модельного розчину. Така схема устрою фотокаталітичного реактору вигідно відрізняється від відомих через те, що УФ-випромінювання не проходить через досліджувану модельну рідину. Це виключає можливість їх взаємодії, що може внести похибку в кінцеві результати.
Посилання
- Plemyannikov, М., Korniiovych, В. (2019). Рreparation of a self-cleaning glass using solutions of titanium fluor complexes. Technology audit and production reserves, 5 (3 (49)), 5–9. doi: http://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.181546
- Shahrezaei, F., Mansouri, Y., Zinatizadeh, A. A. L., Akhbari, A. (2012). Photocatalytic Degradation of Aniline Using TiO2Nanoparticles in a Vertical Circulating Photocatalytic Reactor. International Journal of Photoenergy, 2012, 1–8. doi: http://doi.org/10.1155/2012/430638
- Azevedo, E. B., Tôrres, A. R., Aquino Neto, F. R., Dezotti, M. (2009). TiO2-Photocatalyzed degradation of phenol in saline media in an annular reactor: hydrodynamics, lumped kinetics, intermediates, and acute toxicity. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 26 (1), 75–87. doi: http://doi.org/10.1590/s0104-66322009000100008
- Hirose, F., Kurita, M., Kimura, Y., Niwano, M. (2006). Photocatalytic oxidation of natural organic adsorbates on anatase TiO 2 films observed by infrared adsorption spectroscopy with a multiple internal reflection geometry. Applied Surface Science, 253 (4), 1912–1916. doi: http://doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.03.039
- Jang, S.-J., Kim, M.-S., Kim, B.-W. (2004). Photodegradation of Reactive Black-5 inPhotoreactors using ТiO2 Immobilized on a Glass Tube. Journal of Industrial and Engineering Chemistry 10 (4), 544–550.
- Ling, C. M., Mohamed, A. R., Bhatia, S. (2004). Performance of photocatalytic reactors using immobilized TiO2 film for the degradation of phenol and methylene blue dye present in water stream. Chemosphere, 57 (7), 547–554. doi: http://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.07.011
- O’Neal Tugaoen, H., Garcia-Segura, S., Hristovski, K., Westerhoff, P. (2018). Compact light-emitting diode optical fiber immobilized TiO2 reactor for photocatalytic water treatment. Science of The Total Environment, 613-614, 1331–1338. doi: http://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.09.242
- Damodar, R.-A., You, S.-J., Chiou, G.-W. (2012). Investigation on the conditions mitigating membrane fouling caused by TiO2 deposition in a membrane photocatalytic reactor (MPR) used for dye wastewater treatment. Journal of Hazardous Materials, 203-204, 348–356. doi: http://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.12.027
- Kabir, M. F., Vaisman, E., Langford, C. H., Kantzas, A. (2006). Effects of hydrogen peroxide in a fluidized bed photocatalytic reactor for wastewater purification. Chemical Engineering Journal, 118 (3), 207–212. doi: http://doi.org/10.1016/j.cej.2006.02.003
- Montañez, J. P., Gómez, S., Santiago, A. N., Pierella, L. B. (2015). TiO2Supported on HZSM-11 Zeolite as Efficient Catalyst for the Photodegradation of Chlorobenzoic Acids. Journal of the Brazilian Chemical Society, 26 (6). doi: http://doi.org/10.5935/0103-5053.20150083
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Mykola Plemyannikov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
