ITSA20070020A1 - Processo foto-fenton eterogeneo ad alta efficienza per la degradazione di inquinanti organici. - Google Patents
Processo foto-fenton eterogeneo ad alta efficienza per la degradazione di inquinanti organici. Download PDFInfo
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Description
Titolo: Processo foto-Fenton eterogeneo ad alta efficienza per la degradazione di inquinanti organici.
Campo tecnica deli’invenzione
La presente invenzione presenta un sistema di ossidazione avanzata basato su un processo foto-Fenton eterogeneo per il trattamento di reflui lìquidi, La degradazione fotocatalitica dei contaminanti organici mediante il sistema foto-Fenton acquista sempre più importanza tra le tecnologie di ossidazione avanzata (AOTs). In particolare, lapresente invenzione fornisce un’efficace tecnologia di rimozione dì inquinanti organici senza la produzione di fanghi, senza richiedere tempo d’avvio, impiegando catalizzatori eterogenei strutturati di basso costo e di elevata stabilità.
Sfato delia tecnica dell 'invenzione
Il sistema foto-Fenton omogeneo è stato largamente studiato e risulta essere un procedimento efficace per il trattamento di reflui liquidi (Hìslop, K. and Bolton, L ( 1999). Environ. Set. Technol., 33, 3119-3126; Trepido, M., Kallas, J (2000). Environ, TechnoL 21, 799-808; Vìcente, J„, Rosai, R. and Diaz, M. (2002), Ind. Eng. Chem. Res., 41, 46-51; Kavitha, V., Palanivdu,. K. (2004). Chemosphere 55, 1235—1243)- Il maggior svantaggio di questi processi è dovuto all’ intervallo di pH di esercizio (<'3) e alla difficoltà di smaltire i fanghi, contenenti ioni Fe, prodotti dopo il trattamento. Come valida alternativa al processo foto-Fenton omogeneo si pud considerare la foto catalisi eterogenea. Inefficacia di tale sistema è stata valutata nella reazione di degradazione dell'acido acetico in differenti condizioni sperimentali.
Sono stati condotti vari studi sul processo foto-Fenton eterogeneo; in particolare, sono state utilizzate zeolitì Y scambiate con Fe, per la degradazione di alcool polivinilico (Bossmann, S.B., Oliveros, E., Gob, S,f Kantor, M, Goppert. A., Lei» L,t Y'ue, P.L., Braun, A.M, {2001). Water Sci Technol. 44 (5), 257-262), Sono state utilizzate anche membrane di nailon su cui vengono immobilizzati ioni dì Fe per la degradazione del clorofcnolo (Maletzky, P,.; Bauer, R,; Labmteiner, J,: Pouresmael, B. (1999) Chemosphere, 38(10), 2315-2325; Sabhi and Kiwi, (2001), Water Research 35 (8), 1994-200 ! }. Sono state sperimentate anche argille a base di bentonite e laponite scambiate con Fc per la reazione di ossidazione del colorante azotato Orange 11 (Fetig, J , Hu, X.; Yue, P.L.. (2005). Water Research 39, 89.-96), Ad oggi non ci sono studi riguardanti l impiego di catalizzatori strutturati e l utilizzo di catalizzatori a base di perovskite per la reazione di ossidazione foto-Fenton.
Obiettivi dell'ìnvenzione
Il principale obiettivo dell’invenzione è lo sviluppo dì un sistema catalitico eterogeneo, strutturato e non, eco-compatibile per la reazione foto-Fenton.
Un altro obiettivo dell’invenzione è rincremento del grado di mineralizzazione di inquinanti organici con il sistema eterogeneo rispetto a quello che si ottiene nel caso di un sistema omogeneo,
Un altro obiettivo dell’Invenzione è il controllo del grado di mineralizzazione attraverso l analisi della corrente gassosa sviluppata durame la reazione foto-Fenton.
Infine, l'Invenzione permette di utilizzare il catalizzatore piu volte diminuendo i còsti relativi, ed evitare la produzione di fanghi
Riepilogo dell 'invenzione
La presente invenzione fornisce catalizzatori foto-Fenton eterogenei in polvere o strutturati, in forma di monolite a nido d’ape a base di perovskite LnFeO3 (Ln= La>Oj, Ce02i,..) non supportato e catalizzatori foto-Fenton strutturati in forma di monolite a nido d’ape a base di perovskite (LaMeOj,. H;PtClf,/LaMe03, dove Me= Mn e/o Co e/o Fe e/o Ni e/o Cu) supportato su cordierite.
11 carico di perovskite per il catalizzatore non supportato si aggira intorno all’intervallo 2-90%, preferibilmente variabile neirintervallo 45-90 % e ancora più preferibilmente pari al 48% oppure al 88%.
Il carico di perovskite per il catalizzatore supportato si aggira intorno all intervallo 2-30%, preferibilmente variabile nell’intervallo 3-10 % e ancora più preferibilmente pari al 4%,
Il carico di platino per il catalizzatore supportate a baso di perovskite sì aggira internò all intervallo 0.05*10%, preferibilmente variabile nel’ intervallo 0.05-3 % e ancora più preferibilmente 0,1% In peso.
La presente Invenzione fornisce anche un procedimento per la degradazione fotocatalitica dì inquinanti organici usando catalizzatori strutturati a base dì perovskite LnFeOj (Ln- La2Oi, CeOj,...) per il proteso foto-fenton.
Il carico di perovskite si aggira intorno all intervallo 2-90%, preferibilmente variabile neirintervallo 45-90 % e ancora più preferìbilmente pari al 48% oppure- al 88% in peso.
La presente invenzione fornisce anche un procedimento per la degradazione fotocatalitica di inquinanti organici usando catalizzatori strutturati supportati su cordierite a base di perovskite (LaMnOj, LaFeOj» LaNiOj, LaCo03f LaCuG3» HìPtOi/LaMeOj) per il processo foto-Fenton,
Il carico di perovskite si aggira intorno all’intervallo 2-30%, variabile neirintervallo 3-10 % e ancora più preferibilmente pari al 4%.
Il carico di platino per il catalizzatore supportato a base di perovskite si aggira 'intorno all intervallo 0.05-10%, preferibilmente variabile nell intervallo 0.05-3 % e ancora più preferibilmente 0.1% in peso.
Il metallo nobile è stato supportato per impregnazione a umido da differenti sali sul substrato di cordierite. Dopo l aggiunta di Ft. i catalizzatori sono stali trattati con idrazina idrata prima del l essiccamento, o con altri agenti riducenti.
Breve descrizione dei disegni allegati
La Figura 1 mostra uno schema di un reattore a singolo passaggio (single-pass) per la reazione di ossidazione catalitica foto-Fenton.
La Figura 2 mostra lo schema del sistema batch per la reazione dì ossidazione catalìtica foto-Fenton.
La Figura 3 mostra lo schema dell apparato di laboratorio impiegante un reattore catalitico tubolare a letto fisso ricircolato per la reazione di ossidazione catalìtica foto-Fenton.
La Figura 4 mostra l evoluzione del grado di rimozione del carbonio organico totale ed il grado di conversione dell'acqua ossigenata durante la reazione di ossidazione foto-Fenton in corrente di azoto utilizzando un catalizzatore a base di LaMnCh (3.67%)
La Figura 5 mostra l’evoluzione della COi sviluppata durante la reazione di ossidazione foto-Fenton in corrente di azoto utilizzando un catalizzatore a base di
Descrizione dettagliai a dell'invenzione
La presente invenzione riguarda il trattamento di acque reflue industriali attraverso un processo foto-Fenton eco-compatibile.
Lo scopo della presente invenzione è quello di utilizzare un catalizzatone stabile eterogeneo strutturato a base di perovskite per il trattamento foto-Fenton per la degradazione di composti organici non biodegradabili. L’attività catalitica è stata studiata prendendo come sostanza modello Lucido acetico. Differenti condizioni sperimentali sono state studiate per giungere alle condizioni ottimali per questa reazione.
La presenza di perovskite comporta un notevole miglioramento della fotodegradazione a causa ddl’adsorbirnento delle specie inquinanti sulla superficie del catalizzatore, e della loro rimozione da parte dei radicali ossidrili generati da HO e UV.
Sono stati impiegati tre tipi di catalizzatori:
a) I catalizzatori non supportati sono stati preparati partendo dagli ossidi misti di elementi delle terre rare (es, La, Ce, Y, etc.) e dei metalli di transizione (Fe); la pasta ottenuta tramite Faggiunta di leganti, plastieizzanti e stabilizzanti è stata estrusa in forma di monolite a nido d’ape e il monodie ottenuto è stato successivamente essiccato a 120°C e calcinato a 900°C per 4 h. L’ attività del catalizzatore è stata studiata prendendo come composto di riferimento l'acido acetico. Differenti parametri sperimentali sono stati studiati per arrivare alle condizioni ottimali per questa reazione.
b) I catalizzatori supportati sono stati preparati supportando le fasi attive a base di perovskiti su un supporto refrattario strutturato (cordierite) o schiume a base di allumina o di SiC. Le perovskiti
e/o Cu sono stati preparati per impregnazione ad umido di un supporto a base di cordierite in forma di monolite a nido d’ape con una soluzione di nitrati metallici in glicole etilenico con raggiunta di acido citrico, l catalizzatori sono stati essiccati a 110°C e successivamente calcinati a QflCF'C per 4 b,
c) Il catalizzatore supportato come in b) con l’aggiunta di è stato preparato impregnando il catalizzatore supportato con sali del metallo nobile. Dopo Faggiunta di Pt i catalizzatori sono stati trattati con idrazìna idrata prima dell’essiccamento, o trattati con altri agenti riducenti,
I risultati ottenuti hanno evidenziato il vantaggio di utilizzare il catalizzatore a base di perovskite nella reazione foto-Fenton.
La presente invenzione riguarda Fimpiego di catalizzatori non supportati a base di
catalizzatori supportati a base di LaMe<3⁄4 e catalizzatori
supportati a base di LaMeO? con Faggiunta di Pt per la reazione foto-Fenton, In particolare l'invenzione fornisce un procedimento per il trattamento catalitico eterogeneo foto-Fenton di reflui liquidi contenenti sostanze organiche non biodegradabili come l 'acido acetico ed in generale per l abbattimento di inquinanti organici presenti nei reflui liquidi. L’apparecchiatura per la reazione foto-Fenton è semplice da realizzare.
si può utilizzare un reattore foto-Fenton di tipo “slurry", con piccole particelle di catalizzatore sospese nell’acqua contaminata.
I vantaggi di questo sistema sono principalmente:
* buona dispersione del catalizzatore le cui particelle sotto presenti con un diametro medio tanto piccolo da comportare una grande area superficiale;
* buon irradiazione del catalizzatore a causa dell'esposizione, di tutte le particelle; » elevata efficienza di trasferimento degli inquinanti dal fluido alla superficie del catalizzatore.
E' poi necessario separare il prodotto (acqua depurata) dalle particelle di catalizzatore. Ciò comporta l impiego di una unità aggiuntiva di separazione impiegante tecniche semplici e poco dispendiose come la sedimentazione e la filtrazione.
Sì può utilizzare un reattore foto-Fenton a letto fisso di catalizzatore, impiegante un letto di catalizzatore in pellets, oppure un. catalizzatore strutturato sia in forma di monolite a nido d’ape sia in fonila di schiuma sia in forma di film sottili aderenti a supporti meccanici trasparenti. In questo caso non è necessaria l unità dì separazione. Inoltre il reattore può essere:
* continuo a singolo passaggio (singlc-pass);
* discontinuo;
* continuo ri circolato,
Nel reattore sìngle-pass (Figura 1) l abbattimento degli Inquinanti si realizza tramite un unico passaggio dell effluente attraverso la parte di reattore irradiata dalla luce.
In questo caso la regolazióne del flusso di acqua entrante deve essere ottimizzata per ottenere la purezza desiderata con la minore lunghezza di reattore possìbile.
Nel sistema discontinuo (Figura 2) l’acqua da depurale è stoccata in un serbatoio e continuamente fatta circolare attraverso il fotoreattore.
L’unità di reazione di Figura 3 è di tipo tubolare, catalitico a letto fisso strutturato. irradiato, ricircolato ed a tenuta di gas.
11 sistema di reazione è utilizzabile con una sorgente di luce UV con lunghezza d’onda uguale o superiore a 254 mm . L’ attività catalitica è stata valutata nella degradazione di acido acetico, MTB'E, metanolo, etanolo, loro miscele e reflui liquidi sintetici da industria vinicola. Inoltre, sono stati studiati gli effetti del dosaggio di Η202 e della variazione del pH durante la reazione foto-Fenton.
I risultati ottenuti utilizzando il catalizzatore a base di LaFeOj evidenziano un’efficienza maggiore nella reazione fote-Fenton eterogènea rispetto, alla reazione foto-Fenton omogenea.
La velocità di reazione aumenta grazie all 'effetto sinergico della perovskite. Inoltre il processo eterogeneo foto-Fenton permette di allargare l'intervallo operativo di pH rispetto al processo omogeneo. È stata studiata, infine, la dissoluzione dei metalli in soluzione dopo il trattamento.
Per verificare Inattività catalitica dei catalizzatori foto-Fenton, è stato utilizzato un monolite a nido d’ape a base di LaFeto (2.24 %) con un peso di circa 2,5 g immerso in 10U mi di soluzione di acido acetico (0,021 M, carbonio orgànico totale (TOC} = 500 mg/1) ed acqua ossigenata (0.083 M) {rapporto molare H J02/CH jCOOH=4) e posizionato al di sotto della lampada in un reattore di acciàio inossidabile a tenuta di gas per analizzare la corrente gassosa in uscita dal reattore e valutare cosi il grado di mineralizzazione. Il pH iniziale della soluzione è uguale a 3.9, Prima di iniziare gli esperimenti, la soluzione è stata tenuta all oscuro per circa IO min, La soluzione è stata irradiata con luce UV attraverso una lampada a vapore di mercurio delia potenza di S W prelevando i campioni (piccoli volumi: V=500 pi) ad intervalli regolari, I campioni vengono poi filtrati sìa per l’analisi del carbonio organico totale (TOC), attraverso il metodo dì ossidazione catalitica ad aita temperatura (T=850°C), sìa per l analisi dell’acqua ossigenata mediante analisi spettrofotometrica UV-Vis sfruttando l'assorbimento selettivo del complesso HiGs/TìQSO4 {1⁄4,* 405 nm) mediante uno spettrofotometro Pcrkm-Elmer Lambda 35.
Preliminarmente, sono stati effettuati test sulla fotòlisi (C H j C OOH/HjCtyU V) che hanno mostrato una rimozione del carbonio organico totale pari al 32%.
In presenza del catalizzatore (LnFeCh) e luce UV si ha una rimozione del carbonio organico totale pari al 54% senza dosaggio di HjOj ed una rimozione pari al 100% con un dosaggio graduale di H2Cb. In presenza di luce UV ed H202 si formano radicali OH' prodotti per azione del catalizzatore che incrementano la velocità di reazione. Senza luce UV si ha una rimozione trascurabile del TOC.
Inoltre, è stata confrontata l attività catalitica del sistema eterogeneo in presenza dì LaFeOj rispetto al sistema omogeneo utilizzando come catalizzatore omogeneo ossalato ferrico {Cfà+=Q.0296 M). I dati in Tabella 1 mostrano chiaramente che 0 sistema eterogeneo incrementa la percentuale di rimozione del carbonio organico totale rispetto al sistema omogeneo con un miglior utilizzo del l’acqua ossigenata. La differenza è probabilmente dovuta all 'adsorbimento della sostanza organica sulla superficie del catalizzatore. Infatti, le molecole di inquinante adsorbite sulla superficie del catalizzatore possono essere attaccate dai radicali OH' e successivamente mineralizzate. Infine, è stata valutata trascurabile la dissoluzione del ferro in soluzione durante la. reazione.
Tabella l. Effetto dei vari parametri sperimentali sulla degradazione (Idracido acetico:
{ A) - U V+ La FeC»i+ H20:; ( B ) ~ fo ti>- Fe n to n omogenea; (€) - La FtrOi+Η,Ο.; <D> LV+HjOi.
Esempi
Gli esempi i-S mostrano i risultati ottenuti per la misura detratti vita catalitica durante la reazione di ossidazione foto-Fenton utilizzando sia i catalizzatori non supportati a base di LnFeOj sia ( catalizzatori supportati a base di
Materiali e reagenti chimici utilizzati
Per la preparazione delle soluzioni di reazione sono stati utilizzati acido acetico glaciale (CH3COOH) con un titolo uguale al 99,8% prodotto da Carlo Erba, ossalato fenico esaidrato 99% (Fe^CjO^ *óH,0) prodotto dalla Aldrich, ΓΜΤΒΕ -(CHjOCfCHjfc) Con un titolo uguale al 99.9% prodotto dalla Aldrich, 3⁄4(3⁄4 con. un titolo uguale al 35% in peso prodono dalla Aldrich, etanolo {CaHjOH) con un tìtolo uguale al 99,9% prodotto dalla J.T, Baker e metanolo (CHjOH) con un titolo uguale al 99,9% prodotto dalla Aldrich. Per la preparazione della soluzione contenente reflui liquidi sintetici da industria vinicola è stato utilizzato un vino rosso commerciale, “Chianti”, diluito fino ad ottenere una quantità di carbonio organico uguale a 500 mg C/l (misurato come TOC), Tutte le soluzioni sono state preparate in acqua ultrapura (18 pS*cnrf l), Il catalizzatore strutturato in torma di monetile a nido d’ape a base di' LnFeOj non supportato e i catalizzatori supportati su cordierite a base di LaMnGv, LaFeCh, LaNiGj, LaCoOj, LaCuOj, HzPtCVLaMeOj sono stati preparati dal Boreskov Institute of Catalysis (Russia) e presentanti un’area superficiale pari a 4-6 m*/g per i catalizzatori supportati ed un’area superficiale pari a 18 m2/g peri catalizzatori non supportati.
Soluzioni di composto organico (es, CH3COOH, -CHÌOC(CHÌ)Ì, CÌHJOH» CHJOH. 0 reflui liquidi sintetici da industria vinicola) e di acqua ossigenata sono state preparate ed utilizzate per le reazioni Fenton e foto-Fentoit. Per gli esperimenti folo-Fcnton è stata usata una lampada a vapori di mercurio della potenza di 8W con una lunghezza d’onda maggiore o uguale a 254 nm.
Prima di avviare gli esperimenti fotocataiiticr il sistema di reazione è stato mantenuto in agitazione per 10 min in assenza di luce UV,
Normalmente, per la reazione foto-Fenton è stata immessa una soluzione di 100 mi di composto organico (e,g, CHjjCOOH* CHjOCtCHjjij, CjHsOH, CHjOH) con un contenuto di carbonio organico totale pari a 500 mg/l insieme al catalizzatore in forma di ino noli te a nido d’ape a cui è stata aggiunta una soluzione di fLCb concentrata per raggiungere il valore fissato del r appetto molare HiOVcomposto organico. Per assicurare una continua miscelazione è stata insufflata aria al di sotto del monolito {Q=250 Nce/min). All'uscita del reattore i gas sviluppati durante la reazione passano per una trappola fredda per la condensazione dell’acqua prima di giungere agli analizzatori IR di CO e CO?, Le prove dì attività catalitica vengono condotte a pressione atmosferica e alla temperatura di 25 °C. Il pH iniziale della soluzione viene corretto aggiungendo HC1 o NaOH a seconda del valore desiderato.
La concentrazione del composto organico è stata determinata come carbonio organico totale (TOC) mediante il metodo ad alta temperatura (combustione catalitica a T=85CFC), L’analisi dell’acqua ossigenata è condotta mediante analisi spettrofotometrica UV-Vis attraverso l' assorbimento selettivo del complesso H2O2 TÌOSO4 (λ= 405 nm) utilizzando uno spettrofotometro Perkin-Elmer Lambda 35, L’analisi della dissoluzione dei metalli presenti nel catalizzatore, dopo la reazione è stata effettuata usando lo strumento ICP-AES Variati “Liberty· ΙΓ sulle soluzioni modello e sui reflui sintetici dopo prova foto-Fenton eterogenea.
Esempio 1: Effetto dei pH
L’ influenza del pH sulla degradazione dell acido acetico in presenza del catalizzatore LaMnOj è mostrata in Tabella 2, Gli esperimenti sono stati condotti a pil=3.9, 6.0 e S.O ed R= H20>/CHSC00H==4. li grado massimo dì rimozione del carbonio organico totale (% TOC rimosso= 57%) è stato osservato a pH-6.Q, Incrementando il pH (uguale a 8) si è notata una diminuzione nella rimozione dei carbonio organico totale (3⁄4 TOC rimosso = 22%). Inoltre, si è evidenziato che a pH=6 la conversione di f-h(1⁄4 è più lenta rispetto a quella che si ottiene a ρΗ=3,3⁄4 mentre in condizioni più basiche la decomposizione è più veloce ma incompleta (70%).
Nei sistemi omogenei l intervallo di pH ottimale per la reazione foto-Fenton è uguale a pH= 3-4.
Si è osservata una trascurabile dissoluzione di Mn durante la reazione al variare del pH,
Tabella 2. Influenza del PH sulla percentuale di rimozione del carbonio organico totale nella reazione foto-Fenton con LnMnOj-
Esempio 2; l 'effetto deila concentrazione di HiO j sulla reazione foto-Fenton
È stata studiata la degradazione dell’acido acetico con LaMnOj a pH=3.9 con differenti concentrazioni iniziali di H?03; in particolare, il riporto molare R- H2<3⁄4/CHJCCNOH9 è stato variato da 2 a 8 (Tabella 3).
Incrementando il rapporto molare R. la velocità di rimozione del carbonio organico totale diminuisce mentre il grado di rimozione finale del TOC aumenta grazie all’mcremento di radicali OH" in soluzione. Infine, è stata riscontrata una dissoluzione trascurabile del manganese all’ interno della soluzione di reazione dopo prova. tabella 3. Effetto della concentrazione di H;0; nella reazione foto- Fonton con LaJVlnOj,
Esempio 3 l effetto dei dosaggio di H20J sulla reazione foto- Fenton
Per rendere competitivo il processo fòto-Fenton con altri processi è essenziale che l’applicazione presentì un basso costo; ciò implica un basso consumo di H2O2. Una concentrazione controllala di H2O2 permette di avere un maggiore abbattimento di TOC in tempi più brevi, in quanto si limita l’effetto “auto-scavenger” che intrappola i radicali OH' generati dalla fotolisi. Essi reagiscono con Η202 per formare il radicale idroperossido HCV, il quale è meno reattivo dei radicali OH- e meno efficace ai fini della degradazione del composto organico. Di conseguenza, un’alta concentrazione iniziale di H202 non produce radicali OH’ utili alla reazione foto-Fenton, mentre livelli troppo bassi di acqua ossigenata non producono radicali OH" sufficienti per la reazione. Quindi, è necessario condurre la reazione con una concentrazione controllata di li?02 durante la reazione. A tal fine è stato valutato il dosaggio ottimale di H2O2 nei processi foto-Fenton. Per realizzare ciò, è stata effettuata un’aggiunta graduale di 3⁄4(3⁄4, sia aggiungendo piccoli volumi di soluzione concentrata di H202 ogni ora, sia alimentando un soluzione concentrata di H202 in continuo.
Nella reazione di ossidazione foto-Fenton del acido acetico con LnFeOj (88%), un’aggiunta graduale inedia di H2Q2 variabile nel intervallo CHMI/Ì· — · 0,01 M/h÷0, 1 M/h, preferibilmente CH^/Ì^O OSI M/h, incrementa la percentuale di rimozione del carbonio organico totale dal 29%, ottenuto con un rapporto molare iniziale R** H^Oi/CHiCOOH-d, fino al 100% con un consumo specifico di H202 minimo (Tabella 4) variabile da 1 gmo^gc a 10 gmm/gc- Infine, è stata riscontrata una dissoluzióne nulla del ferro all 'interno della soluzione dì reazione dopo prova.
Tabella 4. Confronto tra li consumo di acqua ossigenata nella reazione foto- Fenton con LnFeOi (88%) con dosaggio di H2Q2 ed il consumo di acqua ossigenata nella reazione foto- Fenton con LnFeOj (88%) con il rapporto molare R~ H ;Q3/C H tCOO H ~-t .
Esempio 4: Valutazione dei grado di mineralizzazione nella reazione foto-Fenton
Per valutare il grado di mineralizzazione nella reazione foto- Femori è stata effettuata una reazione di ossidazione dell’acido acetico ('R=4) con LaMnOs in flusso dì azoto ((3⁄43⁄4= 250 Ncc/min). Dopo 5 ore di illuminazione è stato osservato un grado di rimozione del carbonio organico totale pari al 30% {Figura 4).
In Figura 5 è rappresentata l evoluzione della concentrazione dì CO; in fase gassosa sviluppata durante la reazione foto-fenton in presenza di LaMnOj, Non si è osservata la formazione di CO, mentre la concentrazione di C02 ha raggiunto il massimo valore a circa 850 ppm dopo un tempo di illuminazione di 150 min e poi è diminuita fino a 0 ppm dopo 500 min evidenziando il completamento dello strippaggio della CO2 prodotta. Inoltre, a partire dai valori del TOC rimosso e dai valori della concentrazione di anidride carbonica sviluppata, si è osservato che il bilancio di massa sul carbonio totale si chiude al 98%. Ciò indica che si è ottenuto la completa mineralizzazione dell’acido acetico nella reazione di ossidazione foto-Fenton.
Esempio 5: Valutazione della stabilità del catalizzatore
È stata studiata la stabilità del sistema catalitico prendendo in esame il catalizzatore supportalo su cordierite a base di LaMnGj (3,67%) per vari deli (fino a 250 ore di funzionamento) di foto-ossidazione dell'acido acetico con lo stesso catalizzatore nelle stesse condizioni sperimentali (HaOi/CHiCOOH5^). Si è notaio che il catalizzatore rigenerato a T~12GWG e riutilizzato per la reazione di ossidazione dell’acido acetico mostra la stessa attività catalìtica come nel caso del catalizzatore fresco. Infine, è stata riscontrata una dissoluzione trascurabile del manganese all'interno della soluzione di reazione dopo i vari cicli.
Vantaggi dell 'invenzione
* La facile e semplice preparazione dei catalizzatori a base di perovskite per !a reazione foto-Fenton.
* L’attività dei catalizzatori a base di perovskite è stata valutata per la degradazione dell' acido acetico, delPMTBE, del metanolo, dell etanolo, di loro miscele e di reflui liquidi sintetici da industria vinicola.
* Vari parametri sperimentati, come Peffetto del pFt, l 'effetto della concentrazione di H2O3 e Peffetto del dosaggio di H2O2, sono stati ottimizzali in modo da rendere applicabile facilmente questa invenzione nel trattamento di reflui liquidi industriali non biodegradabili,
* I catalizzatori a base di perovskite mostrano una elevata attività catalitica per la reazione di degradazione dell'acido acetico anche a pii =6.
* I catalizzatori a base dì perovskite mostrano una elevata capacità di mineraiizzare l’inquinante organico, anche a temperatura e pressione ambiente» * 1 catalizzatori a base di perovskite, strutturati in forma di mono lite a nido d'ape, mostrano nella reazione foto-Fenton un'efficienza superiore rispetto ài sistema foto-Fenton omogeneo,
* L’effetto sinergico della perovskite e dell’FbCb, attraverso l’adsorbimento di molecole inquinanti sulla superficie del monolite, facilita P incremento della velocità di degradazione dell’inquinante organico,
* Il presente lavoro introduce un procedimento eco-compatibile per la creazione di un sistema foto-Fenton eterogeneo utilizzando un catalizzatore stabile ed efficiente per il trattamento di reflui lìquidi industriali non biodegradabili.
Claims (15)
- Rivendicazioni L L’impiego di un catalizzatore foto-Fenton a base di petovskite per la degradazione di composti organici,
- 2, L’impiego di un catalizzatore foto-Fenton a base di perovskite per la degradazione di composti organici non biodegradabili.
- 3, L’impiego dì un catalizzatore foto-Fenton strutturato a base di perovskite.
- 4, L’impiego di un catalizzatore non supportato come riportato nella rivendicazione N.3 che ha un carico di perovskite variabile 'nell' intervallo 2-90%.
- 5. L’Impiego di un catalizzatore non supportato come riportato nella rivendicazione N,3 che ha un carico di perovskite preferìbilmente variabile nel intervallo 45-90% e ancora più preferibilmente pari al 48% oppure al 88%.
- 6. L’impiego di un catalizzatore supportato su cordierite come riportato nella rivendicazione N.3 che ha un carico di perovskite variabile nell’intervallo 2-30%.
- 7. L’impiego di un catalizzatore supportato su cordierite come riportato nella rivendicazione N.3 che ha un carico di perovskite preferibilmente variabile nel l ’intervallo 3-10 % e ancora più preferibilmente pari al 4%,
- 8. L’impiego di un catalizzatore supportato con l'aggiunta di Pi come riportato nella rivendicazione N.3 che ha un carico di platino variabile nell'intervallo O,05%- 10%.
- 9, L’impiego di un catalizzatore supportato su cordierite come riportato nella rivendicazione N.3 che ha un carico di platino preferibilmente variabile nell’intervallo 0.05-3 % e ancora più preferibilmente 0.1% in peso.
- 10. Un procedimento per kt degradazione fotocatalitica di contaminanti organici non biodegradabili utilizzando un catalizzatore ibto-Featon strutturato a base di perovskite, a temperatura e pressione ambiente.
- 11. Un procedimento per la degradazione fotoeatalitiea di contaminanti organici non biodegradabili utilizzando un catalizzatore foto-Fenton strutturato a base di perovskite, a temperatura- e pressione superiori a quelle ambiente,
- 12. Un procedimento come riportato nella rivendicazione RIO dove la degradazione avviene anche a valori di pH superiori a 5,
- 13. Un procedimento come riportato nella rivendicazione N.1G dove gli inquinanti organici sono addo acetico, MTBE, etanolo, metanolo, loro miscele e reflui liquidi sintetici da industria vinicola.
- 14. L’impiego di un reattore foto-Fenton di tipo tubolare a lètto fisso irradiato ricircolato-.
- 15. L’impiego come riportato nella rivendicazione N, 14 dove tl reattore, è di tipo tubolare a letto fisso, irradiato, ricircolato, a tenuta di gas. di H20: durante il processo. 17, La minimizzazione del consumo di . H2G2mediante suo dosaggio durante il processo, 18, Un procedimento per ii dosaggio ottimale di l-LCK 19, Un procedimento come riportato nella rivendicazióne N, td dove, l’aggiunta graduale di H2O2, ri ottiene aggiungendo piccoli volumi di soluzione concentrata 20, Un procedimento come riportato nella rivendicazione N. 16 dove raggiunta graduale di H202, si Ottiene alimentando un soluzione concentrata di H2O in continuo.
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| IT000020A ITSA20070020A1 (it) | 2007-05-24 | 2007-05-24 | Processo foto-fenton eterogeneo ad alta efficienza per la degradazione di inquinanti organici. |
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