Φωτοκαταλυτική οξείδωση οργανικών πτητικών ενώσεων σε αέρια φάση

Abstract

Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη διαχείριση των οργανικών πτητικών ενώσεων εφαρμόζοντας την τεχνική της φωτοκαταλυτικής οξείδωσης. Η διαπιστωμένη τοξικότητα και η επικινδυνότητα των οργανικών πτητικών ενώσεων, έχει εισαγάγει την ανάγκη αντιμετώπισης και διαχείρισής τους. Οι μέθοδοι που έχουν προταθεί για τη διαχείριση και καταστροφή των οργανικών πτητικών ενώσεων ποικίλλουν. Η φωτοκαταλυτική οξείδωση είναι μία τέτοια μέθοδος, η οποία καθίσταται ελκυστική λόγω του μειωμένου κόστους της. Τα πειράματα διενεργήθηκαν σε δακτυλιοειδή αντιδραστήρα με ανακύκλωση, συνεχούς έργου και συνθήκες περιβάλλοντος. Η παρασκευή των καταλυτών έγινε στο εργαστήριο και οι χρησιμοποιούμενοι καταλύτες είναι οι TiO2-P25, TiO2-Pt, TiO2-Ce, TiO2-Fe, isopropoxide ενώ ως αντιπροσωπευτικές ενώσεις VOCs χρησιμοποιήθηκαν το τολουόλιο, αιθυλοβενζόλιο, βενζόλιο, m-ξυλόλιο. Ο στόχος των πειραμάτων ήταν πρώτον η αποτελεσματικότητα της αντίδρασης των ενώσεων σε συγκεντρώσεις έως 40ppm, και δεύτερον η αποδοτικότητα των χρησιμοποιηθέντων καταλυτών. Σύμφωνα με τα πειραματικά αποτελέσματα και βασιζόμενοι στους ειδικούς ρυθμούς των αντιδράσεων, οι καταλύτες κατατάσσονται TiO2-Ce> TiO2-P25> TiO2-Pt > TiO2-Fe> isopropoxide με υψηλότερο επιτευκτέo ειδικό ρυθμό για την ένωση του αιθυλοβενζολίου k=101.29 ppmv*min-1. Αντίστοιχα η σύγκριση των ενώσεων για συγκέντρωση 10ppmv οδήγησε στο συμπέρασμα ότι φωτοκαταλυτική οξείδωση καθίσταται ικανή μέθοδος οξείδωσης για την ακόλουθη σειρά ενώσεων ξυλόλιο> βενζόλιο> τολουόλιο> αιθυλοβενζόλιο Οι υψηλότεροι μέγιστοι ρυθμοί επιτεύχθηκαν με τη χρήση TiO2-Ce για το αιθυλοβενζόλιο και το βενζόλιο και είναι αντίστοιχα 29,044 και 19,445 ppmv/min, ενώ οι σταθερές ρόφησης για όλες σχεδόν τις ενώσεις είναι KA<1 Τέλος προτείνονται μελλοντικά πειράματα ώστε να εξερευνηθεί περαιτέρω η φωτοκαταλυτική οξείδωση.

This thesis deals with the management of volatile organic compounds by applying the technique of photocatalytic oxidation. The occurrence and toxicity of hazardous volatile organic compounds, has introduced the need to address and manage them. The methods have been proposed for the management and destruction of volatile organic compounds vary. The photocatalytic oxidation is one such method, which is attractive because of its lower cost. The experiments were performed in annular reactor with recycle, continuous work and environmental conditions. The preparation of the catalysts was in the laboratory and used catalysts are TiO2-P25, TiO2-Pt, TiO2-Ce, TiO2-Fe, isopropoxide and as representative compounds VOCs used toluene, ethylbenzene, benzene, m-xylene. The aim of the experiments was the first effective reaction of the compounds at concentrations up to 40ppm, and secondly the efficiency of the used catalysts. According to the experimental results and based on specific rates of reactions, the catalysts are classified TiO2-Ce> TiO2-P25> TiO2-Pt> TiO2-Fe> isopropoxide with higher epitefkteo special rate for the union of aithylovenzoliou k = 101.29 ppmv * min-1. Similarly the comparison of compounds at a concentration 10ppmv revealed that photocatalytic oxidation method is capable of oxidizing the following series of compounds xylene> benzene> toluene> ethylbenzene The higher maximum rates were achieved by using TiO2-Ce for ethylbenzene and benzene and are respectively 29.044 and 19,445 ppmv / min, while the adsorption constants for nearly all compounds are KA <1 Finally, proposed future experiments to further explore the photocatalytic oxidation.