PL212326B1 - Sposób fotokatalitycznego rozkładu barwników w wodzie - Google Patents
Sposób fotokatalitycznego rozkładu barwników w wodzieInfo
- Publication number
- PL212326B1 PL212326B1 PL373682A PL37368205A PL212326B1 PL 212326 B1 PL212326 B1 PL 212326B1 PL 373682 A PL373682 A PL 373682A PL 37368205 A PL37368205 A PL 37368205A PL 212326 B1 PL212326 B1 PL 212326B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- water
- dye
- catalyst
- filtered
- hours
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób fotokatalitycznego rozkładu barwników w wodzie.
Do fotokatalitycznego usuwania zanieczyszczeń organicznych z wody stosuje się nanokrystaliczne odmiany dwutlenku tytanu. Fotokatalizator najczęściej znajduje się w naświetlanej promieniowaniem UV lub Vis zawiesinie roztworu związku organicznego, który to związek poddajemy rozkładowi. Rozkład prowadzi się przez długi czas, zwłaszcza przy zastosowaniu promieniowania widzialnego - nawet do 100 godzin. W tym czasie zawiesinę fotokatalizatora w postaci TiO2 należy ciągle mieszać. Wiąże się to z poważnymi kosztami finansowymi i angażuje foto katalizator. Ważnym też problemem technologicznym jest później oddzielenie dwutlenku tytanu z roztworu poreakcyjnego, zwłaszcza dla cząstek o wymiarach poniżej 20 nm. Oddzielenie dwutlenku tytanu odbywa się zwykle na drodze sedymentacji lub filtracji. Sedymentacja jest operacją mało skuteczną, zwłaszcza w rozdziale cząstek nanokrystalicznych - trudno sedymentujących. Filtracja po długim okresie reakcji nie ogranicza kosztów mieszania podczas długotrwałego procesu fotokatalitycznego w zawiesinie. W literaturze spotyka się próby koagulacji nanokrystalicznego fotokatalizatora, ale w takiej operacji fotokatalizator tracony jest bezpowrotnie. Innym sposobem jest stosowanie operacji ciśnieniowej filtracji membranowej, na przykład ultrafiltracji czy odwróconej osmozy, ale operacje te nie dały oczekiwanych efektów ze względu na szybkie tzw. „fouling” - zatykanie plackiem powierzchni filtracyjnej.
Znany jest z patentu amerykańskiego Nr US 5118422 sposób oczyszczania wody, zawierającej związki zdolne do utleniania, polegający na mieszaniu wody z fotokatalitycznymi półprzewodnikami o rozmiarze cząstek 0,01 do 1,0 mikrometra, naświetlaniu mieszaniny wody i półprzewodników, aż do utlenienia zanieczyszczeń. W patencie tym separacja oczyszczonej wody z półprzewodników odbywa się na membranach filtracyjnych o przepływie krzyżowym. Znany jest z patentu chińskiego Nr CN 1328971 sposób fotokatalitycznego usuwania związków organicznych ze ścieków wodnych przy zastosowaniu granulatu TiO2 i napromieniowania UV, w wyniku którego otrzymuje się wodę zawierającą zredukowane substancje organiczne.
Sposób fotokatalitycznego rozkładu barwników w wodzie według wynalazku charakteryzuje się tym, że nanokrystaliczny dwutlenek tytanu w postaci kwasu metatytanowego z technologii siarczanowej poddaje się modyfikacji polegającej na odmywaniu kwasu metatytanowego wodą i/lub wodą amoniakalną i/lub gotowaniu w roztworze alkoholu etylowego. Modyfikacja przemysłowego kwasu metatytanowego ma na celu usunięcie kwasu siarkowego. Następnie dodaje się zmodyfikowany kwas metatytanowy do wody z rozpuszczonym barwnikiem i naświetla się promieniowaniem widzialnym przez co najmniej 5 godzin, po czym suszy a następnie filtruje na filtrach polimerowych o średnicy porów 0,45 μm i filtr z odsączonym kwasem metatytanowym z zaadsorbowanym barwnikiem, pozostawia się pod działaniem światła widzialnego z zakresu powyżej 400 nm, aż do odbarwienia. Stosunek ilości kwasu metatytanowego do ilości barwnika w wodzie wynosi 20:1.
Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że kwas metatytanowy z filtra, po zakończeniu rozkładu barwnika może być użyty ponownie. Ponadto skraca się czas mieszania zawiesiny fotokatalizatora, przez co uwalnia się objętości reaktorów oraz unika się „foulingu” spotykanego w ciśnieniowych procesach membranowych UF i RO.
Sposób według wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania.
Jako materiał wyjściowy do przykładów w niniejszym zgłoszeniu stosowano zanieczyszczony kwas metatytanowy H2TiO3 z technologii siarczanowej przed dodaniem dodatków prażalniczych i przed wysokotemperaturową kalcynacją o wielkości krystalitów ok. 15 nm. Przemysłowy kwas metatytanowy zawierał resztki kwasu siarkowego i zanieczyszczenia pochodzące ze stosowanej rudy (na przykład ilmenit) oraz zarodki krystalizacji. Przybliżony skład użytego do niniejszego patentu przemysłowego kwasu metatytanowego: TiO2 do 66,8%; H2SO4 - do 2%; Sb - do 0,005%; Fe - do 0,06%; Si - do 0,13%; Mg - do 0,04%; V - do 0,005%; Na - do 0,06%. Woda stanowi uzupełnienie do 100%.
P r z y k ł a d I
W zlewce o pojemności 1 dm3 umieszczono ok. 100 cm3 kwasu metatytanowego z technologii 3 siarczanowej i zalano wodą destylowaną. Objętość całkowita mieszaniny ok. 800 cm3. Po dokładnym wymieszaniu bagietką, pozostawiono na noc, po czym zdekantowano ciecz znad osadu. Czynność powtarzano trzykrotnie do uzyskania odczynu obojętnego w przesączu. Pozostałość suszono w suszarce w temperaturze 100-105°C przez noc. Wysuszony katalizator roztarto w moździerzu.
Do fotokatalitycznego rozkładu na otrzymanym materiale użyto wodnego roztworu Tartrazyny 3 (Acid Yellow 23 - Xmax = 428 nm. m.cz. = 534,4 g/mol) o stężeniu 10 mg/dm . Całkowita objętość
PL 212 326 B1 fotoreaktora wynosiła 0,5 dm3. Stężenie fotokatalizatora wynosiło 0,2 g/dm3. Stosowano promieniowanie z zakresu widzialnego (żarówka Philips o mocy 100 W). Natężenie promieniowania przy lustrze 2 ścieku barwnego dla promieniowania widzialnego Vis - 385 W/m2 z niewielkim udziałem składnika 2
UV (0,09 W/m2). Po 5 godzinach naświetlania promieniowaniem widzialnym odsączono katalizator na sączku membranowym o średnicy porów 0,45 μm, 94% Tetrazyny zostało usunięte, co jest związane z rozkładem i adsorpcją na powierzchni TiO2. Po reakcji i adsorpcji cały katalizator odsączono. Praktycznie cały barwnik został zaadsorbowany na powierzchni kwasu metatytanowego, który się zabarwił się. Sączki z odsączonym kwasem metatytanowym i z zaadsorbowanym na jego powierzchni barwnikiem poddano działaniu promieniowania słonecznego o średnim natężeniu między godziną 11.00-15.00 - 6,5 W/m2 Vis i 0,36 W/m2 UV. Po 24 godzinach naświetlania usunięcie barwnika z powierzchni katalizatora wynosiło 50.
P r z y k ł a d II
W zlewce o pojemności 1 dm3 umieszczono ok. 100 cm3 kwasu metatytanowego z technologii 3 siarczanowej i zalano wodą destylowaną. Objętość całkowita mieszaniny ok. 800 cm3. Po dokładnym wymieszaniu bagietką, pozostawiono na noc, po czym zdekantowano ciecz znad osadu. Czynność powtarzano trzykrotnie do uzyskania odczynu obojętnego w przesączu. Pozostałość suszono w suszarce w temp. 100-105°C przez noc. Wysuszony katalizator roztarto w moździerzu.
3
Odważono 2 g katalizatora, umieszczono w kolbie kulistej o pojemności 250 cm3 zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną i zalano 70 ml etanolu. Etanol z katalizatorem utrzymywano w temperaturze wrzenia etanolu przez 4 godziny. Po reakcji odsączono katalizator i suszono w temperaturze 100-105oC przez 24 godziny.
Do fotokatalitycznego rozkładu na otrzymanym materiale użyto wodnego roztworu Tartrazyny 3 (Acid Yellow 23 - Xmax = 428 nm. m.cz. = 534,4.g/mol) o stężeniu 10 mg/dm . Całkowita objętość fotoreaktora wynosiła 0,5 dm3. Stężenie fotokatalizatora wynosiło 0,2 g/dm3. Stosowano promieniowanie z zakresu widzialnego (żarówka Philips o mocy 100 W). Natężenie promieniowania przy lu2 strze ścieku barwnego dla promieniowania widzialnego Vis - 385 W/m2 z niewielkim udziałem skład2 nika UV (0,09 W/m2). Po 5 godzinach naświetlania promieniowaniem widzialnym odsączono katalizator na sączku membranowym o średnicy porów 0,45 μm, 92% Tetrazyny zostało usunięte, co jest związane z adsorpcją i rozkładem na powierzchni TiO2. Po reakcji i adsorpcji cały katalizator odsączono. Praktycznie cały barwnik został zaadsorbowany na powierzchni kwasu metatytanowego, który mocno zabarwił się. Sączki z odsączonym kwasem metatytanowym i z zaadsorbowanym na jego powierzchni barwnikiem poddano działaniu promieniowania słonecznego o średnim natężeniu między godziną 11.00-15.00 - 6,5 W/m2 Vis i 0,36 W/m2 UV. Po 24 godzinach naświetlania usunięcie barwnika z powierzchni katalizatora wynosiło 60 %.
Na wykresie 1 przedstawiono, widmo kwasu metatytanowego modyfikowanego etanolem - wykres 1a - przedstawia widmo absorpcyjne, wykres 1b - przedstawia widmo różniczkowe. Przed pracą i adsorpcją barwnika TiO2 wykazuje tylko jedno pasmo adsorpcji. Po 5 godzinach reakcji widać intensywne pasmo adsorpcji w zakresie widzialnym, tzn. z maksimum ok. 520 nm. Intensywność tego pasma obniża się kolejno po 8 godzinach i po 24 godzinach. Wydłużenie tego czasu do powyżej 100 godzin naświetlania promieniowaniem widzialnym spowodowało powrót kształtu krzywej adsorpcji do stanu sprzed reakcji. Ponownie użyty fotokatalizator w tym cyklu, odtwarzał swoje właściwości fotokatalityczne i absorpcyjne.
PL 212 326 B1
PL 212 326 B1
P r z y k ł a d III
W zlewce o pojemności 1 dm3 umieszczono ok. 100 cm3 przemysłowego kwasu metatytanowe3 go i zalano wodą amoniakalną. Objętość całkowita mieszaniny ok. 800 cm3. Nie obserwowano wydzielania ciepła. Zaobserwowano szybszą sedymentację katalizatora w roztworze amoniakalnym w porównaniu z roztworem wodnym. Po dokładnym wymieszaniu bagietką, pozostawiono na noc. po czym zdekantowano ciecz znad osadu. Osad zalano wodą destylowaną. Po dokładnym wymieszaniu bagietką, pozostawiono na noc, po czym zdekantowano ciecz znad osadu. Czynność powtarzano trzykrotnie. Pozostałość suszono w suszarce w temperaturze 100-105°C przez noc. Wysuszony katalizator roztarto w moździerzu.
Do fotokatalitycznego rozkładu na otrzymanym materiale użyto wodnego roztworu Tatrazyny 3 (Acid Yellow 23 - Xmax = 428 nm, m.cz. = 534.4.g/mol) o stężeniu 10 mg/dm . Całkowita objętość fotoreaktora wynosiła 0,5 dm3. Stężenie fotokatalizatora wynosiło 0,2 g/dm3. Stosowano promieniowanie z zakresu widzialnego (żarówka Philips o mocy 100 W). Natężenie promieniowania przy lustrze 2 ścieku barwnego dla promieniowania widzialnego Vis - 385 W/m2 z niewielkim udziałem składnika UV 2 (0,09 W/m2). Po 5 godzinach naświetlania promieniowaniem widzialnym odsączono katalizator na sączku membranowym o średnicy porów 0,45 μm, uzyskano 4% usunięcia Tetrazyny z roztworu. Nieznaczna ilość barwnika uległa zaadsorbowaniu na powierzchni katalizatora. Po reakcji cały katalizator odsączono. Sączki z odsączonym kwasem metatytanowym i z zaadsorbowanym na jego powierzchni barwnikiem poddano działaniu promieniowania słonecznego o średnim natężeniu między godziną
11.00-15.00 - 6,5 W/m2 Vis i 0,36 W/m2 UV. Po 8 godzinach naświetlania usunięcie barwnika z powierzchni katalizatora wynosiło 100%.
P r z y k ł a d IV
W zlewce o pojemności 1 dm3 umieszczono ok. 100 cm3 przemysłowego kwasu metatytanowe3 go i zalano wodą amoniakalną. Objętość całkowita mieszaniny ok. 800 cm3. Nie obserwowano wydzielania ciepła. Zaobserwowano szybszą sedymentację katalizatora w roztworze amoniakalnym w porównaniu z roztworem wodnym. Po dokładnym wymieszaniu bagietką, pozostawiono na noc, po czym zdekantowano ciecz znad osadu. Osad zalano wodą destylowaną. Po dokładnym wymieszaniu bagietką, pozostawiono na noc, po czym zdekantowano ciecz znad osadu. Czynność powtarzano trzykrotnie. Pozostałość suszono w suszarce w temperaturze 100-105°C przez noc. Wysuszony katalizator roztarto w moździerzu.
3
Odważono 2 g katalizatora, umieszczono w kolbie kulistej o pojemności 250 cm3 zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną i zalano 70 ml etanolu. Etanol z katalizatorem utrzymywano w temperaturze wrzenia etanolu przez 4 godziny. Po reakcji odsączono katalizator i suszono w temperaturze 100-105oC przez 24 godziny.
Do fotokatalitycznego rozkładu na otrzymanym materiale użyto wodnego roztworu Tartrazyny 3 (Acid Yellow 23 - Xmax= 428 nm, m.cz.= 534,4 g/mol) o stężeniu 10 mg/dm . Całkowita objętość fotore33 aktora wynosiła 0,5 dm3. Stężenie fotokatalizatora wynosiło 0,2 g/dm3. Stosowano promieniowanie z zakresu widzialnego (żarówka Philips o mocy 100 W). Natężenie promieniowania przy lustrze ścieku 2 barwnego dla promieniowania widzialnego Vis - 385 W/m2 z niewielkim udziałem składnika UV 2 (0,09 W/m2). Po 5 godzinach naświetlania promieniowaniem widzialnym odsączono katalizator na sączku membranowym o średnicy porów 0,45 μm, 11% Tetrazyny zostało usunięte. Po reakcji cały katalizator odsączono. Nieznaczna ilość barwnika uległa zaadsorbowaniu na powierzchni katalizatora. Sączki z odsączonym kwasem metatytanowym i z zaadsorbowanym na jego powierzchni barwnikiem poddano działaniu promieniowania słonecznego o średnim natężeniu między godziną
11,00-15,00 - 6,5 W/m2 Vis i 0,36 W/m2 UV. Po 8 godzinach naświetlania usunięcie barwnika z powierzchni katalizatora wynosiło 100%.
Na wykresie 2 przedstawiono, widmo kwasu metatytanowego modyfikowanego wodą amoniakalną - wykres 2a - przedstawia widmo absorpcyjne, wykres 2b - przedstawia widmo różniczkowe. Przed pracą i adsorpcją barwnika TiO2 wykazuje tylko jedno pasmo adsorpcji. Po 5 i 8 godzinach reakcji widać intensywne pasmo adsorpcji w zakresie widzialnym, tzn. z maksimum ok. 500 nm. Podczas wydłużania czasu naświetlania pasmo w zakresie 500 nm stopniowo zanika.
PL 212 326 B1
PL 212 326 B1
Claims (1)
- Sposób fotokatalitycznego rozkładu barwników w wodzie z udziałem nanokrystalicznego dwutlenku tytanu w zakresie promieniowania widzialnego, znamienny tym, że nanokrystaliczny dwutlenek tytanu w postaci kwasu metatytanowego z technologii siarczanowej modyfikuje się przez odmywanie go wodą i/lub wodą amoniakalną i/lub gotowanie w roztworze alkoholu etylowego, następnie dodaje się zmodyfikowany kwas metatytanowy do wody z rozpuszczonym barwnikiem i naświetla się promieniowaniem widzialnym przez co najmniej 5 godzin, po czym suszy a następnie filtruje na filtrach polimerowych o średnicy porów 0,45 μm i filtr z odsączonym kwasem metatytanowym z zaadsorbowanym barwnikiem pozostawia się pod działaniem światła widzialnego z zakresu powyżej 400 nm, aż do odbarwienia, przy czym stosunek ilości kwasu metatytanowego do ilości barwnika w wodzie wynosi 20:1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL373682A PL212326B1 (pl) | 2005-03-15 | 2005-03-15 | Sposób fotokatalitycznego rozkładu barwników w wodzie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL373682A PL212326B1 (pl) | 2005-03-15 | 2005-03-15 | Sposób fotokatalitycznego rozkładu barwników w wodzie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL373682A1 PL373682A1 (pl) | 2006-09-18 |
| PL212326B1 true PL212326B1 (pl) | 2012-09-28 |
Family
ID=39592393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL373682A PL212326B1 (pl) | 2005-03-15 | 2005-03-15 | Sposób fotokatalitycznego rozkładu barwników w wodzie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL212326B1 (pl) |
-
2005
- 2005-03-15 PL PL373682A patent/PL212326B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL373682A1 (pl) | 2006-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Maeng et al. | Substrate-immobilized electrospun TiO2 nanofibers for photocatalytic degradation of pharmaceuticals: The effects of pH and dissolved organic matter characteristics | |
| Su et al. | Acid Orange II degradation through a heterogeneous Fenton-like reaction using Fe–TiO 2 nanotube arrays as a photocatalyst | |
| US20100133182A1 (en) | Microspheric tio2 photocatalyst | |
| Grzechulska-Damszel et al. | Integration of photocatalysis with membrane processes for purification of water contaminated with organic dyes | |
| US9149673B2 (en) | Removal of organic dyes and organic pollutants by titanium peroxide gel | |
| Ahmadi et al. | Investigation on polysulfone blended NH2-MIL125 (Ti) membrane for photocatalytic degradation of Methylene Blue dye | |
| Mozia et al. | Comparison of effectiveness of methylene blue decomposition using pristine and carbon-coated TiO2 in a photocatalytic membrane reactor | |
| Borhani et al. | Visible light photodegradation of methylene blue by ionic liquid based TiO2/Fe3O4 nanophotocatalysts | |
| AU2010213368A1 (en) | Photocatalyst and method for production | |
| CN108101147B (zh) | 一种新型催化材料催化降解化工废水的方法 | |
| PL212326B1 (pl) | Sposób fotokatalitycznego rozkładu barwników w wodzie | |
| Yogendra et al. | Photocatalytic activity of synthetic ZnO composite against Coralene red F3BS dye in presence of solar light | |
| Hanna et al. | Studies on photodegradation of Methylene Blue (MB) by nano-sized titanium oxide | |
| CN111408387B (zh) | 氧空位Bi/BiOCl光催化剂在去除奥克立林上的应用和方法 | |
| CN115646476A (zh) | 一种污泥负载TiO2可见光光催化材料的制备方法 | |
| Nguyen et al. | Photocatalytic Degradation of Methyl Orange Using TiO2-Coated Cordierite Substrates: A Comparison of Dip-Coating and Spray-Coating Methods | |
| Masliana et al. | Degradation of Methylene Blue via Geopolymer Composite Photocatalysis | |
| CN117583029B (zh) | 一种COF-C4N/NH2-Bi2O3复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Shihab et al. | Synthesis and characterization of manganese ferrite nanoparticles (MnFe2O4) to remove crystal violet dye | |
| Othman | Synthesis and characterization of nitrogen doped with titanium dioxide at different calcination temperature by using sol-gel method | |
| Duranoğlu et al. | An investigation on thermal and UV regeneration of TiO2/perlite composites | |
| JP2008043833A (ja) | 酸化珪素膜で被覆された光触媒による水浄化方法 | |
| Agustine et al. | Catalytic decolorization of Rhodamine B by combined process of SBE/ZnO and O3/UV: Optimization using response surface methodology | |
| CN107162091A (zh) | 一种去除水体中荧光增白剂‑vbl的方法 | |
| Kumar et al. | Salicylthiosemicarbohydrazone derived Fe2O3-FeS nanoparticles for the photocatalytic degradation of methylene blue dye |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LICE | Declarations of willingness to grant licence |
Free format text: RATE OF LICENCE: 10% Effective date: 20120528 |
|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20080315 |