CZ308365B6 - Method of continuous measurement of photocatalysis of dye simulants - Google Patents
Method of continuous measurement of photocatalysis of dye simulants Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308365B6 CZ308365B6 CZ2018-421A CZ2018421A CZ308365B6 CZ 308365 B6 CZ308365 B6 CZ 308365B6 CZ 2018421 A CZ2018421 A CZ 2018421A CZ 308365 B6 CZ308365 B6 CZ 308365B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- dye
- simulant
- photocatalysis
- simulants
- absorption
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyField of technology
Vynález spadá do oblasti testování vzorků fotokatalytických materiálů z laboratorní a průmyslové výroby.The invention falls within the field of testing samples of photocatalytic materials from laboratory and industrial production.
Dosavadní stav technikyPrior art
V současné době je účinnost fotokatalyzátoru měřena metodou opakovaného odběru vzorků v kyvetách, které jsou následně jednotlivě vyhodnocovány měřením absorbance v externím UV VIS spektrometru. Při měření fotokatalytické účinnosti v kapalném prostředí jsou částice fotokatalyzátoru dispergovány, proto je ve všech současných zařízeních nezbytnou součástí jejich separace z kapaliny filtrací, centrifugací, nebo jinými způsoby. Teprve u čisté kapaliny je následně měřena optická absorbance barviva, nebo alternativně měřená jeho koncentrace. Tedy v současnosti při standardních měřeních fotokatalytické účinnosti je třeba odebírat do kyvet vzorky disperze v předem zvolených časech. Z těchto vzorků je třeba odstranit disperzní částice tlakovou filtrací, nebo centrifugací. Teprve čistý roztok je možné analyzovat v optickém UV VIS absorpčním spektrometru aplikací standardního Lambert-Beerova zákona. To ovlivňuje vsázku a pro dosažení přesnosti vyžaduje opakované plnění a nová vícenásobná měření s různými časy odběru.At present, the efficiency of the photocatalyst is measured by the method of repeated sampling in cuvettes, which are then individually evaluated by measuring the absorbance in an external UV VIS spectrometer. When measuring photocatalytic efficiency in a liquid medium, the photocatalyst particles are dispersed, so in all current devices it is an essential part of their separation from the liquid by filtration, centrifugation, or other methods. Only in the case of a pure liquid is the optical absorbance of the dye subsequently measured, or alternatively its concentration is measured. Thus, at present, in standard photocatalytic efficiency measurements, it is necessary to take dispersion samples at cuvettes at preselected times. Disperse particles must be removed from these samples by pressure filtration or centrifugation. Only pure solution can be analyzed in an optical UV VIS absorption spectrometer using standard Lambert-Beer law. This affects the batch and requires refilling and new multiple measurements with different sampling times to achieve accuracy.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Výše uvedené nevýhody odstraňuje níže popsaný vynález. Měření fotokatalýzy barvivových simulantů využívá nové formule pro vyhodnocení optické absorpce rozpuštěného barviva přímo v kapalinové disperzi, která obsahuje pevné nanočástice fotokatalyzátoru. Uvedená formule je odlišná od standardní formy Lambert-Beerova zákona, který popisuje absorpci světla v čistých kapalinách bez disperzních částic.The above disadvantages are eliminated by the invention described below. Measurement of photocatalysis of dye simulants uses new formulas to evaluate the optical absorption of dissolved dye directly in a liquid dispersion that contains solid photocatalyst nanoparticles. This formula is different from the standard form of Lambert-Beer law, which describes the absorption of light in pure liquids without disperse particles.
Pro poměr optické intenzity 7(C) rozptýleného testovacího světla s koncentrací C barvivového simulantu a optické intenzity 7(0) rozptýleného testovacího světla s nulovou koncentrací barvivového simulantu byla na základě fyzikálního modelu odvozena a prakticky experimentálně ověřena následující formule:For the ratio of the optical intensity 7 (C) of the scattered test light with the C concentration of the dye simulant and the optical intensity 7 (0) of the scattered test light with the zero concentration of the dye simulant, the following formula was derived and verified experimentally based on a physical model:
7(C) e-^-β /(O)“ 1-β7 (C) e - ^ - β / (O) “1-β
Při její aplikaci na vyhodnocení konkrétní disperzní kapaliny s barvivovým simulantem a fotokatalytickými částicemi je třeba provést kalibraci, která poskytne konkrétní numerické hodnoty empirických parametrů a a β. Ta je provedena vyhodnocením poměru intenzit pro počáteční maximální koncentraci barvivového simulantu Co fotokatalytického měření a jeho doplňkovým měřením pro jeho koncentraci poloviční Co/2.When applied to the evaluation of a specific dispersion liquid with a dye simulant and photocatalytic particles, it is necessary to perform a calibration that will provide specific numerical values of the empirical parameters a and β. This is done by evaluating the intensity ratio for the initial maximum concentration of dye simulant C by photocatalytic measurement and its additional measurement for its concentration by half C o / 2.
Zařízení pro provádění výše uvedeného měření, tedy kontinuální fotokatalytický reaktor pracuje v novém, kontinuálním režimu měření poklesu koncentrace barvivových simulantů pod vlivem optického záření z fialové části spektra.The device for performing the above measurement, i.e. a continuous photocatalytic reactor, operates in a new, continuous mode of measuring the decrease in the concentration of dye simulants under the influence of optical radiation from the violet part of the spectrum.
Příklad provedení ilustruje konfiguraci kontinuálního měření absorbance barviva, rozpuštěného v kapalinové disperzi.The exemplary embodiment illustrates a configuration for continuously measuring the absorbance of a dye dissolved in a liquid dispersion.
- 1 CZ 308365 B6- 1 CZ 308365 B6
Světlo laseru vstupuje do kapaliny šikmo k hladině deformované mícháním tak, aby nedocházelo k detekci jeho zpětného odrazu optickou sondou. Po vstupu do objemu kapalinové disperze je světlo:The laser light enters the liquid obliquely to the surface deformed by stirring so that its back reflection is not detected by the optical probe. After entering the volume of the liquid dispersion, the light is:
a) rozptylováno na částicích fotokatalyzátoru,a) dispersed on photocatalyst particles,
b) absorbováno rozpuštěným barvivém v prostoru mezi částicemi.b) absorbed by the dissolved dye in the space between the particles.
Po mnohonásobném rozptylu je pak jeho část detekována optickou sondou. S ohledem na to, že užitá formule obsahuje dva parametry, je před vlastním fotokatalytickým měřením potřeba změřit prostou kalibrační odezvu vzorku s poloviční koncentrací barviva vzhledem k počátečnímu maximu při fotokatalýze.After multiple scattering, part of it is then detected by an optical probe. Due to the fact that the used formula contains two parameters, it is necessary to measure the simple calibration response of the sample with half the concentration of the dye with respect to the initial maximum in the photocatalysis before the actual photocatalytic measurement.
Je důležité, že tato metoda umožňuje velmi rychlé a přesné měření in sítu, které neporušuje fýzickým odběrem nastavené podmínky procesu a bude mít význam zejména pro průběžnou kontrolu účinnosti fotokatalyzátorů přímo při jejich výrobě.It is important that this method enables very fast and accurate in-situ measurement, which does not violate the set process conditions by physical sampling and will be important especially for continuous control of the efficiency of photocatalysts directly during their production.
Objasnění výkresůExplanation of drawings
Obrázek 1 představuje zařízení k provádění tohoto způsobu měření - jedná se o laboratorní fotokatalytický reaktor.Figure 1 shows an apparatus for carrying out this method of measurement - it is a laboratory photocatalytic reactor.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention
Metoda je uplatněna při rychlém a přesném testování vzorků fotokatalytických materiálů v laboratorním fotokatalytickém reaktoru na obrázku 1.The method is used for rapid and accurate testing of samples of photocatalytic materials in a laboratory photocatalytic reactor in Figure 1.
Skleněná kádinka 1 je naplněna kapalinovou disperzí 2 nanočástic fotokatalyzátoru (např. T1O2, ZnO, CsN4,ZnS, CdS atd), ve které je současně rozpuštěno potřebné množství barviva (methylenová modř, indigo carmine atd.). Poté je umístěna do temperovaného reaktoru 3, který je na schématu znázorněn tmavou nádobou. Pode dnem kádinky ]_ je umístěn pohon elektromagnetického míchadla 4 a nade dnem se otáčí tělísko 5 magnetického míchadla, které kontinuálně promíchává kapalinovou disperzi 2. Ve střední části víka 6 reaktoru je umístěna výkonná dioda 7 LED, chlazená chladičem 8, která vysílá na hladinu disperze 2 UV záření inicializující fotokatalytický rozklad molekul barviva. Probíhající pokles jeho koncentrace je měřen absorpcí světla laseru 9, které je po mnohonásobném rozptylu detekováno měřicí sondou 10. Teplota procesu je kontinuálně měřena termočlánkem 11.The glass beaker 1 is filled with a liquid dispersion 2 of photocatalyst nanoparticles (e.g. T1O2, ZnO, CsN4, ZnS, CdS, etc.), in which the required amount of dye (methylene blue, indigo carmine, etc.) is simultaneously dissolved. It is then placed in a tempered reactor 3, which is shown in the diagram by a dark vessel. Below the bottom of the beaker 1 there is a drive of the electromagnetic stirrer 4 and above the bottom the body 5 of the magnetic stirrer rotates, which continuously stirs the liquid dispersion 2. In the middle part of the reactor lid 6 there is a powerful LED 7 cooled by a cooler 8 which emits to dispersion level. 2 UV radiation initiating photocatalytic decomposition of dye molecules. The ongoing decrease in its concentration is measured by the absorption of laser light 9, which is detected by a measuring probe 10 after multiple scattering. The process temperature is continuously measured by a thermocouple 11.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Metodu je možné uplatnit při rychlém a přesném kontrolním testování vzorků fotokatalytických materiálů z laboratorní i průmyslové výroby.The method can be used for fast and accurate control testing of samples of photocatalytic materials from laboratory and industrial production.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2018-421A CZ308365B6 (en) | 2018-08-21 | 2018-08-21 | Method of continuous measurement of photocatalysis of dye simulants |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2018-421A CZ308365B6 (en) | 2018-08-21 | 2018-08-21 | Method of continuous measurement of photocatalysis of dye simulants |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2018421A3 CZ2018421A3 (en) | 2020-03-04 |
CZ308365B6 true CZ308365B6 (en) | 2020-06-24 |
Family
ID=69637015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2018-421A CZ308365B6 (en) | 2018-08-21 | 2018-08-21 | Method of continuous measurement of photocatalysis of dye simulants |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ308365B6 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100045979A1 (en) * | 2008-08-20 | 2010-02-25 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Photocatalysis testing device |
WO2016147266A1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 富士通株式会社 | Device for measuring state of reaction |
-
2018
- 2018-08-21 CZ CZ2018-421A patent/CZ308365B6/en unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100045979A1 (en) * | 2008-08-20 | 2010-02-25 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Photocatalysis testing device |
WO2016147266A1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 富士通株式会社 | Device for measuring state of reaction |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
R. DVORSKY a kol. Preparation of high-performance photocatalytic core-shell lamellar nanostructures ZnO-(Si)-ZnO with high specific surface are. Adv. Mater. Lett. 7, 730-734, 2016, ISSN:0976-3961 * |
R.B.M.BERGAMINI a kol. Heterogenous photocatalytic degradation of reactive dyes in aqueous TiO2 suspensions: Decolorization kinetics. Chemical Engineering Journal 149, 215-220, 2009, ISSN:1385-8947 * |
Turbidimetrie a nefelometrie. Staženo 16.4.2019 z: http://biofyzika.upol.cz/userfiles/file/8_Turbidimetrie%20a%20Nefelometrie(1).pdf * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ2018421A3 (en) | 2020-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9612221B2 (en) | Opto-electrochemical sensing system for monitoring and controlling industrial fluids | |
Corsi et al. | A fast and accurate method for the determination of precious alloys caratage by laser induced plasma spectroscopy | |
US9863881B2 (en) | Methods for measuring concentrations of analytes in turbid solutions by applying turbidity corrections to raman observations | |
CA2383906A1 (en) | In situ methods for measuring the release of a substance from a dosage form | |
JP2015057591A (en) | Analytic method and analyzer for concentration of suspended matter in suspension liquid | |
CN101960292B (en) | Total reflection attenuation type far-ultraviolet spectroscopy and concentration measurement device using the spectroscopy | |
CN108303555B (en) | Device and method for instantly detecting lead, cadmium and mercury in aquaculture water | |
CZ308365B6 (en) | Method of continuous measurement of photocatalysis of dye simulants | |
US9624769B2 (en) | Determination of fluid compositions | |
EP3635369B1 (en) | Colorimetric analyzer with improved error detection | |
Martin | Evaluating the utility of fiber optic analysis for dissolution testing of drug products | |
Micić et al. | Application of tartrazine for sensitive and selective kinetic determination of Cu (II) traces | |
Birch et al. | Nanometrology | |
RU172097U1 (en) | PHOTOMETRIC DEVICE FOR RECOGNITION OF MULTICOMPONENT IMPURITIES OF OIL PRODUCTS IN WATER | |
Gomidze et al. | Numerical analyses of fluorescence characteristics of watery media via laser spectroscopy Method | |
CN103353448A (en) | Resonant rayleigh scattering spectrometry scattering method for measuring dissolved oxygen | |
JP5737743B2 (en) | Method for evaluating changes in samples containing biologically derived molecules and other water-containing organic polymers, and microwave cavity resonator used in this method | |
JP2012177679A (en) | Granularity representative value estimation device and granularity representative value estimation method | |
Frank et al. | UV spectrophotometry measures UV radiation absorption by a sample, following Beer-Lambert law relating concentration to absorbance. | |
RU2682650C1 (en) | Method of determining iodate using polymethacrylate matrix | |
Rissanen et al. | Optical multi-sensor for simultaneous measurement of absorbance, turbidity, and fluorescence of a liquid | |
Goncharuk et al. | Portable laboratory Akva-Test designed for the drinking water analysis in the field environment | |
Georg et al. | UNIVERSAL FLUOROMETER BASED ON FLUORESCENCE QUENCHING | |
CN117388192A (en) | Device and method for checking the stirring quality of a chemical analyzer | |
Shakya | Empirical Modelling of Household Oils in UV-Vis-NIR Spectrum through Developed Low-Cost Spectroscopy Setup (LCSS) |