Badania nad syntezą, charakterystyką właściwości fizykochemicznych oraz fotokatalitycznych nanokompozytów TiO2 opartych na ferrytach spinelowych i heksagonalnych do utleniania zanieczyszczeń organicznych w fazie wodnej. - Projekt - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Badania nad syntezą, charakterystyką właściwości fizykochemicznych oraz fotokatalitycznych nanokompozytów TiO2 opartych na ferrytach spinelowych i heksagonalnych do utleniania zanieczyszczeń organicznych w fazie wodnej.

Zgodnie z przyjętą w niniejszej pracy hipotezą badawczą osadzenie TiO2 na powierzchni cząstek o wysokim momencie magnetycznym w postaci struktury rdzeń-otoczka pozwoli na efektywną separację oraz recykling fotokatalizatora z zawiesiny poprzez zastosowanie zewnętrznego pola magnetycznego. Dodatkowo modyfikacja powierzchniowa metalami takimi jak platyna i/lub miedź jak również domieszkowanie jodem pozwoli na aktywację fotokatalizatora w świetle z zakresu Vis (λ>420 nm). Otrzymane nanokompozyty magnetyczne wykorzystane zostaną do degradacji fotokatalitycznej wybrancyh farmaceutyków, niepodatnych na rozkład biologiczny. Otrzymane wyniki będą opublikowane w czasopismach z listy JCR oraz prezentowane na międzynarodowych konferencjach. W ramach projektu przewiduje się zakup aparatury pomiarowej.

Projekt obejmuje przeprowadzenie oryginalnych prac badawczych nad otrzymywaniem fotokatalizatorów separowalnych w polu magnetycznym, w których nanocząstki Pt-Cu/TiO2 osadzone zostaną na powierzchni ferrytów i wykorzystane do degradacji wybranych farmaceutyków niepodatnych na rozkład biologiczny.

Obecnie w Unii Europejskiej stosowanych jest około 3000 różnych substancji aktywnych przy produkcji leków przeciwbólowych, antybiotyków, środków antykoncepcyjnych, beta-blokerów, regulatorów lipidowych, środków uspokajających oraz leków na potencję. Część z substancji aktywnych leków obecnych w ściekach jest niepodatne na rozkład biologiczny, przechodzi przez cykl biologicznego oczyszczania w postaci niezmienionej i zostają wykryte w jeziorach, rzekach, oczyszczalniach ścieków w stężeniach w zakresie od 5 do 3500 ng/dm3.

Jedną z najbardziej skutecznych metod zaawansowanego utleniania, pozwalającą na trwałe usunięcie toksycznych zanieczyszczeń występujących w wodach powierzchniowych i w ściekach jest proces fotokatalizy heterogenicznej, przebiegający przy udziale promieniowania elektromagnetycznego i w obecności półprzewodników. Na całym świecie prowadzone są intensywne badania nad udoskonaleniem, a przede wszystkim podwyższeniem efektywności procesów fotokatalitycznych zachodzących z udziałem fotokatalizatorów, głównie tlenku tytanu (IV). Poważnym ograniczeniem zastosowania TiO2 na szeroką skalę jest ograniczony spektralny zakres fotoodpowiedzi (zakres UV), co zmniejsza efektywne wykorzystanie światła widzialnego i generuje znaczne koszty przy energochłonnym procesie naświetlania.

 Kolejnym problemem w wielkoskalowym zastosowaniu TiO2 do oczyszczania wód i ścieków jest separacja fotokatalizatora po procesie oczyszczania. Oddzielenie czystego TiO2 z zawiesiny jest procesem kosztownym oraz energochłonnym. Alternatywą dla procesów fotokatalitycznych prowadzonych w zawiesinie fotokatalizatora jest immobilizacja na stałym nośniku, który może stanowić piasek, kulki ceramiczne, zeolity, węgiel aktywny, włókna optyczne. Jednakże w wielu przypadkach powoduje to spadek fotoaktywności katalizatora, związany w znacznym stopniu z redukcją jego powierzchni aktywnej.

W tym odniesieniu celem proponowanych w projekcie badań jest otrzymanie nanokompozytów ferrytów spinelowych o strukturze MFe2O4 (M=Mn, Zn, Fe); CoFe2-xMxO4 (M=Zn2+, Mn2+), ferrytów heksagonalnych BaFe12O19, BaFe12O19-M2Fe4O8 (M= Mn, Fe, Zn), na których zostanie osadzony TiO2 dodatkowo zmodyfikowany metalami platyną i/lub miedzią jak również domieszkowany jodem. Otrzymane nanokompozyty magnetyczne będą mogły w łatwy sposób być separowane z układu i poddane ponownemu wykorzystaniu w fotokatalitycznej reakcji degradacji farmaceutyków w fazie wodnej. Nanokompozyty zostaną otrzymane metodą mikroemulsyjną, która pozwoli na uzyskanie oczekiwanych struktur rdzeń-otoczka. Badanie fotoaktywności prowadzone będzie zarówno w świetle UV, jak i Vis (λ>420 nm). Wyznaczone właściwości fizykochemiczne fotokatalizatorów magnetycznych, kinetyka reakcji degradacji wybranych farmaceutyków, jak również zbadanie wpływu pH, temperatury, natężenia promieniowania, ilości fotokatalizatora oraz rodzaju i zawartości metali osadzonych na powierzchni nanokompozytu pozwoli na optymalizację procesu degradacji, a tym samym efektywniejsze fotokatalityczne usuwanie farmaceutyków ze ścieków.

Informacje szczegółowe

Program finansujący:
SONATA
Instytucja:
Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) (The National Centre for Research and Development)
Porozumienie:
UMO-2016/23/D/ST5/01021 z dnia 2017-07-18
Okres realizacji:
2017-07-18 - 2019-07-17
Kierownik projektu:
dr hab. inż. Anna Zielińska-Jurek
Realizowany w:
Wydział Chemiczny
Typ zgłoszenia:
Krajowy Program Badawczy
Pochodzenie:
Projekt krajowy
Weryfikacja:
Brak weryfikacji

Filtry

wszystkich: 6

  • Kategoria

  • Rok

  • Opcje

wyczyść Filtry wybranego katalogu niedostępne

Katalog Projektów

Rok 2021

Rok 2020

Rok 2019

wyświetlono 140 razy