ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΥΛΙΚΩΝ ΜΕ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ

Μπασιώτης, Ιωάννης

dc.contributor.author	Μπασιώτης, Ιωάννης	el
dc.date.accessioned	2017-03-01T08:22:27Z
dc.date.available	2017-03-01T08:22:27Z
dc.date.issued	2017-03-01
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44459
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2573
dc.rights	Default License
dc.subject	Αεριοχρωματογραφία Αναστρεφόμενης Ροής	el
dc.subject	Επαγόμενος από Laser Φθορισμός	el
dc.subject	Φασματοσκοπία Πλάσματος	el
dc.subject	Προσρόφηση	el
dc.subject	Adsorption	en
dc.subject	Laser Induced Fluorescence	en
dc.subject	Reversed Flow-Gas Chromatography	en
dc.subject	Laser Breakdown Spectroscopy	en
dc.subject	Steel	en
dc.subject	Χάλυβας	el
dc.subject	Πολυκυκλικοί Αρωματικοί Υδρογονάνθρακες	el
dc.subject	Polycyclic Aromatic Hydrocarbons	en
dc.title	ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΥΛΙΚΩΝ ΜΕ ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ	el
dc.contributor.department	Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής τωνΥλικών	el
heal.type	doctoralThesis
heal.secondaryTitle	Physicochemical Study of Materials with Modern Spectroscopic and Chromatographic Methods	en
heal.classification	ΧΗΜΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗ	el
heal.classification	LASERS, LASER SYSTEMS AND LASER APPLICATIONS	el
heal.classification	ΑΕΡΙΟΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/26ef8a85171bd6096109bf5b78a055756bca69b8
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/b0dc3813d67ef74400db7649a2ddb2ab4efee8d7
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/6f2ae9cc82b6d11cf5339afa8e076c25629b72f3
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-01-24
heal.abstract	Η παρούσα διδακτορική διατριβή προέκυψε μετά από πολυετή ερευνητική μελέτη σε δύο επιστημονικές περιοχές για τη φυσικοχημική εξέταση διαφόρων συστημάτων, έχοντας ως κύριο προσανατολισμό την αντιμετώπιση περιβαλλοντικών ζητημάτων. Η πρώτη αφορά τη φυσικοχημική μελέτη υλικών με τη σύγχρονη φασματοσκοπική τεχνική του επαγόμενου από laser φθορισμού, laser induced fluorescence (LIF). Πραγματοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Θεωρητικής και Φυσικής Χημείας του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών, το οποίο διαθέτει κατάλληλη οργανολογία με συστήματα laser, με τη συνεργασία του Διευθυντού του Εργαστηρίου Τεχνικών και Εφαρμογών Laser Δρ. Μιχάλη Κομπίτσα, Ερευνητού Α ́ και της Καθηγήτριας του Ε.Μ.Π. κας Φανής Ρουμπάνη - Καλαντζοπούλου. Στα πλαίσια αυτής της συνεργασίας δόθηκε αρχικά έμφαση σε ατμοσφαιρικές αντιδράσεις με το υδροξύλιο (ΟΗ). Το τελευταίο αποτελεί βασικό ενδιάμεσο στοιχειωδών αντιδράσεων και αντιδρά με τους εκπεμπόμενους ρύπους στην ατμόσφαιρα. Η μέθοδος προσφέρει τη δυνατότητα μελέτης τις κινητικής εξέλιξης αυτών των στοιχειωδών αντιδράσεων, παρέχοντας στοιχεία για τη διάρκεια ζωής των αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα, πράγμα αδύνατον να πραγματοποιηθεί με τις συμβατικές μεθόδους. Το γεγονός αυτό αποτέλεσε καινοτομία για τα ελληνικά δεδομένα. Ακολούθως, η μέθοδος LIF σε συνδυασμό με τη χρονική ανάλυση του εκπεμπόμενου φάσματος (Time Resolved, TR) εξετάστηκε ως αναλυτική διαδικασία για τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό διαφόρων ρύπων σε υγρά. Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν φάσματα LIF διαλυμάτων πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων, ενώ επιτεύχθηκε ταυτοποίηση του ανθρακενίου και πυρενίου σε μίγμα τους. Επίσης, μελετήθηκαν τα φάσματα LIF διαφόρων παραγώγων του αργού, αμόλυβδης και super βενζίνης, κηροζίνης σε υδατικά τους διαλύματα από τα οποία εξάγονται χρήσιμα στοιχεία για τον ποσοτικό τους προσδιορισμό. Τέλος, η μέθοδος φασματοσκοπίας πλάσματος με επαγόμενο από laser φθορισμό (laser induced breakdown spectroscopy, LIBS), που αποτελεί προέκταση της LIF-TR, χρησιμοποιήθηκε ως αναλυτική τεχνική για τον ποιοτικό προσδιορισμό στερεών υλικών, όπως κραμμάτων χαλύβων, οξειδίων μετάλλων και γυαλιού (ανδεσίτη). Εξετάζοντας ενδελεχώς όλους τους παράγοντες που επηρεάζουν την παραπάνω μέθοδο και ακολουθώντας κατάλληλη μεθοδολογία για την ελαχιστοποίηση της επίδρασης των τελευταίων, επιτεύχθηκε ο ποσοτικός προσδιορισμός νικελίου (Ni), χρωμίου (Cr) και μαγγανίου (Mn) σε κράματα χαλύβων με πολύ καλή συσχέτιση. Στο Β ́ Μέρος της Διδακτορικής Διατριβής χρησιμοποιώντας την πρόσφατα αναπτυγμένη μέθοδο της Αεριοχρωματογραφίας Αναστρεφόμενης Ροής (Reversed Flow-Inverse Gas ix Chromatography) μελετήθηκε στο Εργαστήριο Φυσικοχημείας του Ε.Μ.Π. η επίδραση αερίων ρυπαντών στην επιφάνεια υλικών, ιδιαίτερα για συστήματα που παρουσιάζουν έντονο περιβαλλοντικό ενδιαφέρον. Συγκεκριμένα, εξετάστηκε ο μηχανισμός της προσρόφησης των αερίων στα στερεά καθώς και η ύπαρξη συνέργειας των ρύπων, μέσα από πειραματική προσέγγιση. Τα διάφορα συστήματα που εξετάστηκαν ήταν: Α. Αλειφατικοί υδρογονάνθρακες, C2H6, C2H4, C2H2, C3H6, C4H8, παρουσία ή μη όζοντος (O3) σε οξείδιο του ασβεστίου (CaO) και σε διοξείδιο του πυριτίου (SiO2) Β. Αρωματικοί υδρογονάνθρακες, C6H8, C7H8, παρουσία ή μη διοξειδίου του αζώτου (NO2) σε οξείδια μετάλλων, PbO, Cr2O3, TiO2, ZnO και σε Fe2O3 Γ. Αλειφατικοί υδρογονάνθρακες, C2H2, παρουσία ή μη διοξειδίου του αζώτου (NO2) σε Μάρμαρο Πεντέλης Δ. Διοξείδιο του αζώτου σε TiO2, σε Πεντελικό Μάρμαρο και σε Κεραμικό Από τα χρωματογραφήματα, με τη χρήση κατάλληλου μαθηματικού μοντέλου που διαθέτει η ίδια η μέθοδος RF-IGC, υπολογίσθηκαν τα ακόλουθα φυσικοχημικά μεγέθη, μέσω χρονικής ανάλυσης που έλαβε χώρα: 1. η τοπική ενέργεια της προσροφήσεως του αερίου στο στερεό 2. η τοπική ισόθερμος προσροφήσεως 3. η συνάρτηση κατανομής της ενέργειας προσροφήσεως 4. η μέγιστη τοπική μονοστρωματική συγκέντρωση του προσροφημένου αερίου στο στερεό 5. η συγκέντρωση του αερίου υπεράνω της επιφάνειας του στερεού προσροφητή 6. οι ενέργειες των πλευρικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ προσροφημένων μορίων στην ετερογενή επιφάνεια των στερεών Από τη χρονική ανάλυση των φυσικοχημικών αυτών μεγεθών εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα για το μηχανισμό προσρόφησης σε κάθε σύστημα, ιδιαίτερα για την τοπογραφία των ενεργών κέντρων καθώς και για τα είδη της προσρόφησης που λαμβάνουν χώρα, αντιδιαστέλλοντας τη χημειορόφηση από τη φυσική ρόφηση και αντιπαραβάλλοντας τα πειραματικά αποτελέσματα με αντίστοιχα που προκύπτουν από θεωρητικά μοντέλα. Επίσης, αποκαλύπτεται η ύπαρξη συνεργιστικών δράσεων των αερίων ρύπων.	el
heal.abstract	The present thesis results from a long research period in two scientific areas for the physicochemical study of various systems, focusing on environmental issues. The first part refers to the physicochemical study of materials using the modern method of the laser induced fluorescence. It was conducted in collaboration of Professor Fani Roubani- Kalantzopoulou with Dr. M. Kompitsas, head of the Laser- based Techniques and Applications Lab (LATA), at the Theoretical and Physical Chemistry Institute of the National Hellenic Research Foundation, where exists an integrated instrumental system with lasers. In this context, the hydroxyl radical (OH) in atmospheric reaction was studied. It is an important intermediate in elementary reactions and reacts with the emitted pollutants in the atmosphere. The method LIF in conjunction with the Time Resolved analysis of the obtained spectra was employed as an analytical tool for the qualitative and quantitative determination of various pollutants in liquids. Specifically, the LIF spectra of various polycyclic hydrocarbons were studied, the identification of anthracene and pyrene in their mixture was achieved. Moreover, the LIF spectra of various products of crude oils were investigated, e.g. unleaded and super unleaded gasoline, kerosene in aquatic solutions, as well as useful results for their quantitative determination are concluded. The method of laser induced breakdown spectroscopy, which is an extension of LIF- TR, was used as an analytical method for the qualitative and quantitative determination of solid materials, e.g. steel samples, oxides and glass (andesite). All the parameters, which influence the above-mentioned method, were in detail investigated, applying appropriate methodology in order to minimize their impact. The quantitative determination of nickel (Ni), chromium (Cr) and manganese (Mn) in steel alloys was achieved, presenting good correlation results. In the second part of the thesis, the recently developed method of Reversed Flow- Inverse Gas Chromatography was used in order to study the impact of air pollutants in the surface of solids, targeting on systems presenting special environmental interest. Specifically, the mechanism of adsorption of gases on solids was investigated, as well as the possibility of synergy effects of the air pollutants, through an experimental approach for the first time. The following systems were studied: xi A. Aliphatic hydrocarbons C2H6, C2H4, C2H2, C3H6, C4H8, in the presence or absence of ozone (O3) on calcium oxide (CaO) and on silicon dioxide(SiO2) B. Aromatic hydrocarbons, C6H8, C7H8, in the presence or absence of nitrogen dioxide (NO2) on oxides of various metals, PbO, Cr2O3, TiO2, ZnO και σε Fe2O3 C. Aliphatic hydrocarbons, C2H2, in the presence or not of nitrogen dioxide (NO2) on pentelic marble D. Nitrogen dioxide (NO2) on titanium oxide (TiO2), on pentelic marble and on ceramic From the obtained results, with the use of an appropriate mathematical model, the following physicochemical quantities are determined, which are dependent on time: 1. The local adsorption energy of the gas on the solid 2. The local adsorption isotherm 3. The probability density function 4. The local monolayer capacity of the adsorbed gas on the solid adsorbent 5. The gas concentration above of the solid adsorbent 6. The energies for lateral interactions From the time analysis of the physicochemical quantities several useful conclusions can be obtained for every system, particularly for the topography of the active sites as well as for the adsoption types occurred, comparing the experimental data with the respective resulting from theoretical models. Additionally, the occurrence of synergistic effects from the air pollutants is revealed.	en
heal.advisorName	Ρουμπάνη-Καλαντζοπούλου, Φανή	el
heal.committeeMemberName	Κομπίτσας, Μιχάλης	el
heal.committeeMemberName	Δημοτίκαλη, Δήμητρα	el
heal.committeeMemberName	Καραγιάννη, Χάϊδω	el
heal.committeeMemberName	Ρουμπάνη-Καλαντζοπούλου, Φανή	el
heal.committeeMemberName	Πολυμένης, Στυλιανός	el
heal.committeeMemberName	Τσιβιλής, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Χαραλάμπους, Αικατερίνη	el
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	293
heal.fullTextAvailability	true