PL245410B1

PL245410B1 - Sposób fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, fotoreaktor do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu oraz układ do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu

Info

Publication number: PL245410B1
Application number: PL432290A
Authority: PL
Inventors: Joanna Mioduska; Anna ZIELIŃSKA-JUREK; Anna Zielińska-Jurek; Jan Hupka
Original assignee: Politechnika Gdanska
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2024-07-22
Also published as: PL432290A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, zwłaszcza degradacji selektywnej. Przedmiotem wynalazku jest także urządzenie do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu — czyli fotoreaktor oraz układ do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu. Sposób fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, charakteryzuje się według wynalazku tym, że przeprowadza się wstępną analizę chemiczną i fizykochemiczną płynu oczyszczanego celem ustalenia sposobu fotochemicznego i/lub fotokatalitycznego i parametrów oczyszczania poprzez dobór długości fali światła i natężenie światła w komorze reakcyjnej fotoreaktora, a następnie wprowadza się płyn do oczyszczania do fotoreaktora ze źródłem światła w przepływie. Po przejściu płynu przez fotoreaktor, przeprowadza się co najmniej jedną analizę pozostałych zanieczyszczeń i na podstawie danych z analizy ustala się sposób dalszego oczyszczania poprzez fotokatalizę i/lub reakcję fotochemiczną i parametry oczyszczania w fotoreaktorze lub kieruje się oczyszczony płyn do odbiornika do odbioru płynu pozbawionego zanieczyszczeń.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, zwłaszcza degradacji selektywnej. Przedmiotem wynalazku jest także urządzenie do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu - czyli dalej nazywany fotoreaktor oraz układ do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu. Wynalazek może być wykorzystany zwłaszcza do degradacji selektywnej. Wynalazek znajduje zastosowanie w układach oczyszczania płynu - powietrza lub cieczy, zwłaszcza z zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych niebędących substancjami zawieszonymi lub koloidalnymi, zwłaszcza substancji permanentnie występujących w strumieniu, oznaczonych poprzez analizę chemiczną lub fizykochemiczną, zwłaszcza w trybie on-line. W szczególności wynalazek znajduje zastosowanie do usuwania substancji aktywnych np. leków niepodatnych na rozkład biologiczny z grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych (ibuprofen, diklofenak, acetaminofen, karbamazepina), płynów technologicznych zawierających ksenobiotyki (z grupy BTEX) i odcieków składowiskowych.

W rozwiązaniu znanym z opisu zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2005/042414 przedstawiono sposób niszczenia drobnoustrojów i makroorganizmów w płynącej cieczy. Degradacja zachodzi w czasie gdy płyn przepływa przez wspomnianą instalację. Obróbkę przeprowadza się w taki sposób, że ciecz prowadzi się w wymuszonym przepływie przez kanał w obudowie materiału elektroizolacyjnego. Podczas przepływu przez kanał ciecz poddaje się wpływowi z jednego lub więcej pól prądu przemiennego. Prąd przemienny jest zwarty w przepływającej wodzie przez przewody prądu przemiennego, które są rozmieszczone wewnątrz wspomnianej obudowy.

W rozwiązaniu znanym z opisu patentowego zgłoszenia międzynarodowego WO 2016/165203 przedstawiono sposób szybkiej sterylizacji, gdzie sterylizowane naczynie lub przedmiot umieszcza się w aparacie do sterylizacji, gdzie znajduje się źródło promieniowania nadfioletowego o długości fal 200-280 nm. Urządzenie do sterylizacji, sterylizowane naczynie i/lub mechanizm nośny są wykonane z materiału przepuszczającego promienie ultrafioletowe o długości 200-280 nm, transmitancja promieniowania ultrafioletowego materiału przepuszczającego te promienie w zakresie długości fali od 200 do 280 nm wynosi > 60% przy grubości 1 mm. Źródłem światła ultrafioletowego oświetla się sterylne naczynie i/lub obiekt z co najmniej dwóch kierunków. Jako źródło światła ultrafioletowego stosuje się lampę ultrafioletową lub diodę ultrafioletową.

Znane jest wykorzystanie do oczyszczania powietrza oraz ścieków urządzeń z zastosowaniem procesów fotochemicznych lub fotokatalitycznych inicjowanych światłem. Zaletą takich procesów jest ich selektywność czyli możliwość oddziaływania określoną długością promieniowania na określone rodzaje zanieczyszczeń, oraz możliwość prowadzenia reakcji w umiarkowanej temperaturze oraz łatwość sterowania i kontroli procesu rozkładu zanieczyszczeń.

Zgodnie z opisem patentowym US 8753579, układ do fotochemicznego i fotobiologicznego niszczenia drobnoustrojów z płynów składa się z wielu przezroczystych rurek kapilarnych, które poddawane są naświetleniu bądź światłem słonecznym, bądź innym zewnętrznym źródłem światła w postaci: lamp wyładowczych, lamp żarowych, lamp fluorescencyjnych, diod świecących, laserów ekscymerowych lub innych przewodów świetlnych. Komora wlotowa połączona z wiązką rur zawiera rozdzielacz przepływu, który rozprowadza medium reakcyjne z wlotu płynu do rur. Rozdzielacz przepływu pozwala uzyskać mniejszą objętość komory wlotowej. Objętość reaktora, która nie podlega naświetlaniu, jest zredukowana, a sprawność rektora wzrasta. Zgodnie z opisem patentowym układ znajduje się dodatkowo w polu elektrycznym, wytwarzanym przez elektrody umieszczone pomiędzy kapilarami, które mogą być np. podpięte pod oba końce kapilar, bądź mogą być nałożone w postaci powłok na kapilary.

Przedmiotem innego rozwiązania, znanego z opisu patentowego nr US 2015/0115952 jest reaktor pracujący z diodami LED emitującymi promieniowanie ultrafioletowe (UV-LED) w celu osiągnięcia fotoreakcji UV lub reakcji inicjowanej promieniowaniem UV w przepływie płynów do różnych zastosowań, w tym oczyszczania wody. Reaktor UV-LED składa się z przewodu transportu płynu, diody emitującej światło ultrafioletowe UV-LED oraz elementu skupiającego promieniowanie, aby skupić promieniowanie UV-LED na cieczy w kierunku wzdłużnym przewodu. Reaktor UV-LED może zawierać fotokatalizatory lub utleniacze chemiczne, które są aktywowane przez promieniowanie UV emitowane przez diody UV w przypadku reakcji fotokatalitycznych i fotoreaktywnych.

Z opisu zgłoszeniowego nr US 2006/0124442 znane jest urządzenie do usuwania odorów, lotnych związków organicznych oraz drobnoustrojów chorobotwórczych. W układzie wykorzystuje się światło widzialne oraz fotokatalizator w połączeniu z fotosensybilizatorem w celu generowania rodników hydroksylowych. Fotoaktywna powierzchnia w zaproponowanym układzie, jest aktywowana światłem widzialnym o intensywności co najmniej 90 mW/cm², które może być generowane za pomocą 500W ksenonowej lampy łukowej z odpowiednim filtrem. Korzystnie, urządzenie jest urządzeniem oczyszczającym powietrze; przy czym urządzenie może być również stosowane jako urządzenie do oczyszczania cieczy, na przykład wody.

Z kolejnego opisu patentowego nr US 20100221166 A1 znany jest układ do oczyszczania powietrza ze złożem fotokatalizatora osadzonym na matrycy z AI2O3 i umieszczonym w komorze fluidyzacyjnej, którą naświetla się promieniowaniem z zakresu UV. Źródło światła mogą stanowić lampa światła czarnego, świetlówki oraz rtęciowa lampa łukowa. Dodatkowo w urządzeniu można zastosować wentylator, czy mieszalnik statyczny łub wibracyjny, w celu poprawy cyrkulacji fotokatalizatora w podłożu oraz zwiększenia szybkości reakcji. Jako fotokatalizator stosowany jest TiO2 lub tlenek tytanu(IV) modyfikowany metalami Pt, Pd, Ag, Au, natomiast jako podłoże fotokatalizatora stosowany jest AI2O3 i/lub CeO i/lub MgO i/lub SiO2. Urządzenie dodatkowo wymaga zastosowania filtra umożliwiającego odzysk fotokatalizatora po procesie oczyszczania. W najlepszym sposobie wykonania wynalazku, zanieczyszczone powietrze przepływa do góry wewnątrz cylindrycznej obudowy, poprzez płyty rozdzielacza kierujące powietrze do złoża z fotokatalizatorem, na którym zachodzą reakcje umożliwiające usuwanie zanieczyszczeń.

W opisanych urządzeniach do usuwania zanieczyszczeń organicznych, nieorganicznych oraz mikroorganizmów z płynu z zastosowaniem procesów inicjowanych światłem, zastosowano głównie promieniowanie o długości fali poniżej 400 nm. Fotoreaktory działające w świetle widzialnym, innym niż słoneczne, korzystają ze źródeł światła, takich jak lampy łukowe z dodatkowymi filtrami optycznymi.

W znanych rozwiązaniach płyn zawierający substancje podatne na fotolizę, głównie barwniki tekstylne i drobnoustroje, poddaje się reakcji fotochemicznej, natomiast w innych rozwiązaniach stosuje się osobno fotodegradację zanieczyszczeń, np. ksenobiotyków obecnych w powietrzu lub wodzie, nie zaś oba procesy jednocześnie w jednym fotoreaktorze, gdzie następuje połączenie metod fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń organicznych i/lub nieorganicznych. Dzięki efektowi synergii pomiędzy obydwiema metodami, możliwe jest osiągnięcie wyższej efektywności procesu degradacji ksenobiotyków i w rezultacie skrócenia czasu oczyszczania płynu.

Pod pojęciem płynu w tym opisie patentowym rozumieć należy zarówno związki obecne w fazie gazowej, jak i w fazie wodnej lub mieszaninę związków w tych fazach. Jako fotoreaktor określa się urządzenie gdzie może zachodzić reakcja fotochemiczna i fotokatalityczna, albo reakcja fotochemiczna albo fotokatalityczna.

Wynalazek to sposób fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, fotoreaktor do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu oraz układ do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu.

Sposób fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, polegający na tym, że doprowadza się płyn do zespołu analizującego skład zanieczyszczeń a następnie na podstawie danych z analizy ustala się parametry procesu degradacji zanieczyszczeń, charakteryzuje się według wynalazku tym, że degradację przeprowadza się wewnątrz reakto ra, który wyposaża się w źródło światła LED i/lub fotokatalizator, który nanosi się na powierzchnię siatki metodą zanurzeniowowynurzeniową stosując zawiesinę fotokatalizatora WO3/TiO2 w przypadku przeprowadzania fotokatalizy. Przeprowadza się wstępną analizę chemiczną i fizykochemiczną płynu oczyszczanego, zawierającego co najmniej 4-hydroksy-2-butanon w fazie gazowej zaś co najmniej fenol w fazie wodnej, celem ustalenia sposobu fotochemicznego i/lub fotokatalitycznego i parametrów oczyszczania poprzez dobór długości fali światła w zakresie od 250 nm do 600 nm i natężenie światła w komorze reakcyjnej fotoreaktora, a następnie wprowadza się płyn do oczyszczania do fotoreaktora w przepływie. Po przejściu płynu przez fotoreaktor, przeprowadza się co najmniej jedną kolejną analizę pozostałych zanieczyszczeń i na podstawie danych z analizy ustala się sposób dalszego oczyszczania poprzez fotokatalizę i/lub reakcję fotochemiczną i parametry oczyszczania w fotoreaktorze lub kieruje się oczyszczony płyn do odbiornika do odbioru płynu pozbawionego zanieczyszczeń.

Korzystnie, na podstawie wstępnej analizy dobiera się długość fali światła i natężenie światła w fotochemicznej komorze reakcyjnej fotoreaktora, i wprowadza się płyn do fotochemicznej komory reakcyjnej w przepływie, zaś po przejściu płynu przez fotochemiczną komorę reakcyjną, płyn poddaje się kolejnej analizie pozostałych zanieczyszczeń i na podstawie danych z analizy ustala się parametry procesu degradacji fotokatalitycznej w fotoreaktorze w ten sposób, że dobiera się długość fali światła i natężenie światła w reaktorze fotokatalitycznym fotoreaktora, po czym z zespołu analizującego odbiera się płyn pozbawiony zanieczyszczeń.

Korzystnie, w pierwszej kolejności przeprowadza się reakcję fotokatalityczną a następnie fotochemiczną.

Korzystnie, w jednym fotoreaktorze przeprowadza się proces fotokatalitycznego oczyszczania i proces fotochemicznego oczyszczania płynu z zanieczyszczeń.

Korzystnie, w fotoreaktorze do przeprowadzenia oczyszczania wewnątrz komory fotoreaktora sytuuje się diody LED w ten sposób, że odstęp między diodami, wynosi nie mniej niż dwa razy iloczyn tangensa połowy kąta świecenia diody i odległości fotokatalizatora od źródła iluminacji.

Korzystnie, fotoreaktor z komorą fotochemiczną zaopatrza się w źródło światła w zakresie od 270 nm do 390 nm.

Korzystnie, fotoreaktor z komorą fotokatalityczną zaopatrza się w złoże fotokatalizatora i źródło światła o określonej długości fali w zakresie od 300 nm do 600 nm, korzystnie od 360 nm do 550 nm zdolne do aktywacji cząstek półprzewodnika.

Fotoreaktor do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, który zawiera obudowę z komorą przepływową płynu oraz źródło światła w postaci diod LED, charakteryzuje się tym, że zawiera metalową siatkę z fotokatalizatorem będącą zawiesiną fotokatalizatora WO3/TO2, zaś wewnątrz siatki z katalizatorem usytuowana jest rura kwarcowa. Wewnątrz rury kwarcowej wsunięte są wzdłużne co najmniej trzy panele zawierające na powierzchni źródła światła w zakresie od 250 nm do 600 nm w postaci diod LED uszeregowanych wzdłuż paneli. Panele połączone są ze sobą wzdłużnymi krawędziami tak, że powierzchnie połączonych paneli tworzą graniastosłup prawidłowy o podstawie wielokąta.

Korzystnie, wewnątrz rury kwarcowej wsunięte są trzy wzdłużne płaskie panele (5), których połączone wzdłużnymi krawędziami powierzchnie tworzą graniastosłup prawidłowy o podstawie trójkąta.

Korzystnie, wewnątrz rury kwarcowej wsunięte są cztery wzdłużne płaskie panele, których połączone wzdłużnymi krawędziami powierzchnie tworzą graniastosłup prawidłowy o podstawie kwadratu.

Korzystnie, diody LED połączone są z zewnętrznym układem zasilania energią o regulowanych, zmiennych parametrach.

Korzystnie, odstęp między diodami LED (6) wynosi nie mniej niż dwa razy iloczyn tangensa połowy kąta świecenia diody i odległości fotokatalizatora od źródła iluminacji.

Korzystnie, rura kwarcowa wewnątrz której umieszczone są panele z diodami LED jest otwarta dla przepływu powietrza od dołu i od góry.

Korzystnie, wewnętrzna powierzchnia obudowy (1) fotoreaktora stanowi powierzchnię lustrzaną.

Korzystnie, wewnątrz komory fotoreaktora usytuowane są diody LED w ten sposób, że odstęp między diodami wynosi nie mniej niż dwa razy iloczyn tangensa połowy kąta świecenia diody i odległości fotokatalizatora od źródła iluminacji.

Korzystnie, do oczyszczania fotochemicznego stosuje się źródło światła w zakresie od 270 nm do 390 nm.

Korzystnie, do oczyszczania poprzez fotokatalizę stosuje się źródło światła o określonej długości fali w zakresie od 300 nm do 600 nm, korzystnie od 360 nm do 550 nm zdolne do aktywacji cząstek półprzewodnika.

Układ do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu zawierający przewód wlotowy płynu oczyszczanego, na którym znajduje się zawór odcinający oraz przepływom ierz, fotoreaktor ze źródłem światła w postaci diod LED, charakteryzuje się według kolejnego wynalazku tym, że zawiera co najmniej jeden fotoreaktor, który zawiera metalową siatkę z fotokatalizatorem będącą zawiesiną fotokatalizatora WO3/TiO2, zaś wewnątrz siatki z katalizatorem usytuowana jest rura kwarcowa. Wewnątrz rury kwarcowej wsunięte są wzdłużne co najmniej trzy panele zawierające na powierzchni źródła światła w zakresie od 250 nm do 600 nm w postaci diod LED uszeregowanych wzdłuż paneli, przy czym panele połączone są ze sobą wzdłużnymi krawędziami tak, że powierzchnie połączonych paneli tworzą graniastosłup prawidłowy o podstawie wielokąta. Układ zawiera co najmniej jeden analizator zanieczyszczeń płynu do analizy chemicznej i fotochemicznej połączony z wlotem do komory reakcyjnej fotoreaktora.

Korzystnie, układ zawiera dwa fotoreaktory i dwa analizatory, gdzie jeden zawiera komorę fotokatalityczną, a drugi zawiera komorę fotochemiczną, zaś wyjście z pierwszego analizatora połączone jest z wejściem do dwóch fotoreaktorów, zaś wyjście płynu z reaktora fotochemicznego i/lub fotokatalitycznego połączone jest z wejściem do drugiego analizatora, którego wyjście połączone jest równolegle z wejściem powrotnym do reaktora fotochemicznego oraz równolegle przewodem wylotowym z wejściem do reaktora fotokatalitycznego oraz którego wyjście połączone jest dodatkowo z przewodem odbiorczym płyn oczyszczony.

Korzystnie, wyjście fotoreaktora połączone jest przewodem powrotnym z wejściem do pierwszego analizatora, którego wyjście połączone jest dodatkowo z przewodem odbiorczym.

Według wynalazku sposób fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, polega na tym, że doprowadza się płyn do zespołu analizującego skład zanieczyszczeń i w tym zespole analizującym przeprowadza się analizę chemiczną i fizykochemiczną zanieczyszczeń. Następnie na podstawie danych z analizy ustala się parametry procesu degradacji fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej w ten sposób, że dobiera się długość fali światła i natężenie światła w komorze reakcyjnej w odniesieniu do struktury chemicznej i właściwości degradowanego związku chemicznego i/lub długość fali światła do zainicjowania reakcji fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej wynikającej z właściwości absorpcyjnych stosowanego fotokatalizatora. Dokonuje się zatem wyboru sposobu oczyszczania - metodą fotochemiczną lub fotokatalityczną lub obie jednocześnie. Następnie wprowadza się płyn do komory reakcyjnej w przepływie zawierającej źródło światła w postaci diod LED. Układ do przeprowadzenia sposobu według wynalazku zawiera więc przewód wlotowy płynu dołączony do wejścia analizatora, którego wyjście dołączone jest do wejścia fotoreaktora, gdzie na skutek działania promieniowania diod LED i/lub na skutek działania promieniowania diod LED w obecności fotokatalizatora następuje degradacja cząsteczek zanieczyszczeń zawartych w płynie. Oba procesy mogą zachodzić w jednym fotoreaktorze, jak przedstawiono na figurze - schemacie 1. Następnie po przejściu płynu przez komorę reakcyjną, płyn ponownie kieruje się co najmniej raz do kolejnego zespołu analizującego a w zespole analizującym przeprowadza się analizę pozostałych zanieczyszczeń w przypadku ich dalszej obecności. Na podstawie danych z analizy ustala się parametry dalszego postępowania (w ten sposób, że dobiera się długość fali światła i natężenie światła w reaktorze). W zależności od składu i rodzaju występujących zanieczyszczeń, płyn kieruje się do fotoreaktora lub do odbieralnika, z którego odbiera się płyn pozbawiony zanieczyszczeń. W wariancie pokazanym na figurze dalej opisanej - schemacie 1 zaproponowano połączenie wyjścia reaktora fotokatalitycznego przewodem powrotnym z wejściem do pierwszego analizatora, co umożliwia kolejną analizę płynu pod kątem ewentualnych pozostałych zanieczyszczeń, przed przekazaniem go do przewodu odbiorczego płynu oczyszczonego. Według wynalazku można przeprowadzać najpierw proces fotochemicznego rozkładu zanieczyszczeń organicznych. W związku z tym, płyn po przejściu przez zespół analizujący kierowany jest do reaktora fotochemicznego zaopatrzonego w źródło światła o określonej długości fali w zakresie od 250 nm do 600 nm, korzystnie od 270 nm do 390 nm, gdzie zachodzi wstępna degradacja związków podatnych na rozkład fotochemiczny. Następnie płyn zawracany jest ponownie do zespołu analizującego i kierowany ponownie do reaktora fotochemicznego lub do reaktora fotokatalitycznego zawierającego złoże fotokatalizatora i źródło światła o określonej długości fali w zakresie od 300 nm do 600 nm, korzystnie od 360 nm do 550 nm zdolne do aktywacji cząstek półprzewodnika. Jak przedstawiono na figurze dalej opisanej schemacie 2, w zależności od składu i rodzaju występujących zanieczyszczeń, płyn kieruje się do fotoreaktora lub do odbieralnika, z którego odbiera się płyn pozbawiony zanieczyszczeń. W wariancie pokazanym na figurze - schemacie 2, zaproponowano połączenie wyjścia płynu z reaktora fotochemicznego z wejściem do drugiego analizatora, którego wyjście połączone jest równolegle z wejściem powrotnym do reaktora fotochemicznego oraz równolegle przewodem wylotowym z wejściem do reaktora fotokatalitycznego. Pozwoliło to zaproponować wybór dalszego prowadzenia płynu po analizie w drugim analizatorze albo poprzez zawrócenie go ponownie do reaktora fotochemicznego, albo do reaktora fotokatalitycznego, w zależności od rodzaju ewentualnego zanieczyszczenia wykrytego w drugim analizatorze.

Wynalazek może być wyposażony w analizator pracujący w trybie on-line, identyfikujący związki chemiczne w układzie automatycznym, co pozwala na optymalną eliminację określonych substancji. W celu określenia długości fali promieniowania, odpowiedniego do danego procesu fotochemicznego, w którym usuwane są wybrane zanieczyszczenia, wykorzystywane są bazy danych zawierające widma absorpcyjne substratów reakcji. Na tej podstawie w reaktorze załączane jest światło o odpowiednich parametrach świecenia. Degradacja związku na drodze fotochemicznej korzystnie stanowi pierwszy etap usuwania zanieczyszczeń.

Fotokatalizator jest zaprojektowany tak, żeby móc zdegradować zanieczyszczenia w całym spektrum promieniowania. Właściwości fizyko-chemiczne fotokatalizatora tj. morfologia - rozwinięcie powierzchni właściwej, porowatość, rozmiar cząstek oraz hydrofilowość i rodzaj fazy krystalicznej, umożliwiają najbardziej efektywną adsorpcję zanieczyszczeń i w rezultacie ich degradację. Jako fotokatalizator stosowane są materiały półprzewodnikowe typu n opisane wcześniej.

Fotoreaktor może zawierać obudowę cylindryczną, zawierającą wewnątrz komorę korzystnie cylindryczną, do przepływu fazy gazowej i/lub wodnej. W komorze przepływowej może być siatka z unieruchomionym na niej fotokatalizatorem, zaś wewnątrz tej siatki z fotokatalizatorem znajduje się rura kwarcowa cylindryczna, oddzielająca przestrzeń reakcyjną od źródła iluminacji. W fotoreaktorze według wynalazku mogą być stosowane podane wcześniej fotokatalizatory, którymi mogą być materiały półprzewodnikowe typu n. Wewnątrz rury kwarcowej umieszczone są źródła światła. Wszystkie wymienione elementy ustawione są względem siebie koncentrycznie. Źródło światła usytuowane jest na panelach tworzących graniastosłup. Wewnątrz cylindrycznej rury kwarcowej znajdują się wsunięte wzdłużne panele zawierające na powierzchni źródła światła w postaci diod LED uszeregowanych wzdłuż tych paneli. Powierzchnie połączonych paneli tworzą wewnątrz rury kwarcowej graniastosłup prawidłowy, korzystnie o podstawie wielokąta, gdzie zachodzi generowanie światła. W celu równomiernego oświetlenia wewnątrz komory reaktora, odstęp między punktami świetlnymi, diodami, wynosi korzystnie nie mniej niż dwa razy iloczyn tangensa połowy kąta świecenia diody i odległości fotokatalizatora od źródła iluminacji.

Wewnątrz rury kwarcowej wsunięte są trzy wzdłużne płaskie panele, których połączone wzdłużnymi krawędziami powierzchnie tworzą graniastosłup prawidłowy o podstawie trójkąta.

Wewnątrz rury kwarcowej wsunięte mogą być cztery wzdłużne płaskie panele, których połączone wzdłużnymi krawędziami powierzchnie tworzą graniastosłup prawidłowy o podstawie kwadratu.

Diody LED mogą być sterowane zewnętrznym układem zasilania energią o regulowanych parametrach dla uzyskania zmiennych parametrów długości i energii fali emitowanego światła.

Rura kwarcowa, wewnątrz której umieszczone są panele z diodami LED może być otwarta dla przepływu powietrza.

Według wynalazku połączono zatem procesy degradacji fotochemicznej i fotokatalitycznej. Selektywne oczyszczanie płynu odbywa się według wynalazku dzięki kombinacji metody fotochemicznej i fotokatalitycznej. Uzyskano tą drogą możliwość selektywnego działania na wybrane zanieczyszczenia, określone na dwóch etapach analizy. Reakcja fotochemiczna zachodzi wskutek absorpcji kwantu promieniowania, które skutkuje przejściem elektronu ze stanu podstawowego do stanu wzbudzonego o wyższej energii. Energia fotonu posiada potencjał do rozerwania wiązań chemicznych. W przypadku energii z zakresu promieniowania widzialnego rozerwaniu mogą ulec słabe wiązania, natomiast w przypadku promieniowania UV, dla którego energia mola fotonów może wynosić do 600 kJ, rozerwaniu mogą ulec również wiązania trwałe. Wykorzystanie diod luminescencyjnych jako źródeł światła, o wąskiej emisji i określonej energii, umożliwia selektywną dysocjację wybranych cząsteczek zanieczyszczeń płynu. Wykorzystanie procesów fotochemicznych do selektywnej fotodegradacji możliwe jest dzięki występowaniu charakterystycznych widm absorpcji poszczególnych związków chemicznych. Energia wiązań w cząsteczce wynosi średnio od 200 kJ/mol do 400 kJ/mol, co odpowiada promieniowaniu z zakresu UV i światła widzialnego z przedziału 300 nm - 600 nm. W przypadku zanieczyszczeń organicznych najczęściej w pierwszej kolejności zerwaniu ulegają wiązania C-C/C-H. W przypadku związków BTEX, najsłabszym wiązaniem jest wiązanie C-H w grupie metylowej. Energia wiązania C-H w benzenie wynosi około 436 kJ/mol co odpowiada długości fali światła wynoszącej ok. 275 nm. Z kolei w przypadku fenolu, energia dysocjacji wiązania O-H wynosi około 373 kJ/mol, co odpowiada długości fali światła 320 nm. Światło o wybranej długości fali posiada potencjał do selektywnego wzbudzenia cząsteczki ze stanu podstawowego, a co za tym idzie w przypadku kolejnych, wtórnych oddziaływań promieniowania, wzbudzona cząsteczka może ulec dysocjacji. Tą drogą według wynalazku można dokonywać selektywnej degradacji zanieczyszczeń, zależnie od ich wrażliwości na określone długości promieniowania oraz uzyskanie synergicznego efektu oczyszczania poprzez zastosowanie połączonych metod fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń.

Wynalazek umożliwia samoczynną eliminację wybranych związków ze środowiska, poprzez identyfikację tych związków i naświetlanie promieniowaniem powodującym ich rozkład. Urządzenie może być wykorzystywane do fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej degradacji związków zawartych zarówno w powietrzu, jak i w wodzie. Wyposażone jest w źródło światła niskoenergetycznego w postaci systemu diod LED charakteryzujących się wysoką sprawnością, stabilnością oraz wąskim widmem światła. W wynalazku można zastosować jednocześnie kilka rodzajów diod LED dla usuwania kilku rodzajów zanieczyszczeń równolegle.

Wynalazek przedstawiono bliżej w przykładzie wykonania na załączonym rysunku na którym poszczególne figury ilustrują urządzenie w postaci fotoreaktora oraz układ według wynalazku:

Fig. 1 - przekrój urządzenia w widoku perspektywicznym.

Fig. 2 - przekrój urządzenia według fig. 1.

Fig. 3 - widok urządzenia zgodny z główną osią symetrii.

Fig. 4 - rozmieszczenie diod na panelu, z zaznaczenie kąta a.

Fig. 5 - zespół trzech paneli.

Fig. 6 - zespół czterech paneli w pierwszym przykładzie wykonania.

Fig. 7 - zespół czterech paneli w drugim przykładzie wykonania.

Fig. 8 - schemat 1 - schemat logiczny degradacji zanieczyszczeń płynu w pierwszym sposobie degradacji płynu według wynalazku (pierwszy przykład wykonania) - opisany wcześniej

Fig. 9 - schemat 2 - schemat logiczny degradacji zanieczyszczeń płynu w drugim sposobie według wynalazku (drugim przykładzie wykonania) - opisany wcześniej.

Wykaz oznaczeń na rysunku:

1. Obudowa

2. Siatka z katalizatorem

3. Rura kwarcowa

4. Wzdłużna krawędź

5. Panel

6. Dioda LED

7. Kołnierz

8. Pokrywa

9. Śruba dociskowa

10. Przewód wlotowy

11. Przewód wylotowy

12. Kąt a

Układ do fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, oprócz fotoreaktora opisanego wcześniej zawiera przewód wlotowy płynu, na którym znajduje się zawór odcinający oraz przepływomierz, którego wyjście z fotoreaktora połączone jest z wejściem do pierwszego analizatora (fig. 8), lub którego wyjście może być dodatkowo połączone z wejściem do reaktora fotochemicznego lub drugiego analizatora drugiego (Fig. 9) i dalej do drugiego fotoreaktora. W jednym fotoreaktorze może zaś proces fotokatalizy i oczyszczania fotochemicznego (Fig. 8) albo układ zawiera dwa osobne fotoreaktory (Fig. 9) - jeden do oczyszczania fotochemicznego i drugi fotokatalitycznego.

W każdym wariancie wyjście płynu z reaktora, w którym przebiegają reakcje fotochemiczna i/lub fotokatalityczna, połączone jest z wejściem do kolejnego (drugiego) analizatora. Wyjście z analizatora powiązane jest z fotoreaktorem i korzystnie z odbiornikiem płynu czystego. W drugim wariancie wykonania wyjście z drugiego analizatora połączone jest równolegle z wejściem powrotnym do reaktora fotochemicznego oraz równolegle przewodem wylotowym z wejściem do reaktora fotokatalitycznego.

W układzie według innego wariantu wynalazku, Fig. 8, wyjście fotoreaktora fotokatalitycznego korzystnie połączone jest przewodem powrotnym z wejściem do pierwszego analizatora, którego wyjście połączone jest dodatkowo z przewodem odbiorczym.

Na rysunku fig. 1 oraz fig. 2 pokazano urządzenie do degradacji zanieczyszczeń płynu w przekroju w widoku perspektywicznym. Urządzenie można określić mianem fotoreaktora. Urządzenie zawiera koncentrycznie zestawione cylindryczne elementy umieszczone we wnętrzu cylindrycznej obudowy 1. Obudowa 1 w tym przykładzie wykonania jest ze stali nierdzewnej z polerowaną powierzchnią wewnętrzną. W wariancie wykonania wewnątrz obudowy 1 znajduje się koncentryczna względem obudowy 1 cylindryczna siatka 2 wykonana ze stali nierdzewnej, kwasoodpornej z naniesionym fotokatalizatorem.

Wewnątrz siatki 2 z fotokatalizatorem znajduje się koncentryczna rura kwarcowa 3. W tym przykładzie wykonania, wewnątrz rury kwarcowej 3 znajdują się trzy wzdłużne panele 5 z diodami LED 6. Diody 6 połączone są w znany sposób przewodami ze znaną instalacją zasilania, nie pokazaną na załączonym rysunku. Diody zasilane są w układzie stałoprądowym z możliwością regulacji natężenia prądu, indywidualnie dla każdego łańcucha diod. W tym przykładzie wykonania zastosowano znane drivery prądowe o wysokiej sprawności, powyżej 90%.

Panele 5 połączone są ze sobą wzdłużnymi krawędziami 4 tworząc formę graniastosłupa prawidłowego o podstawie trójkąta.

Poszczególne elementy urządzenia są osadzone od góry i od dołu w kołnierzach 7 i urządzenie zamknięte jest szczelnie od góry i od dołu pokrywami 8. Kołnierze 7 oraz pokrywy 8 połączone są ze sobą śrubami dociskowymi 9. Przestrzeń przepływu medium zanieczyszczonego zawiera zewnętrzny przewód wlotowy 10 oraz przewód wylotowy 11.

Na rysunku fig. 3 pokazano widok urządzenia na górną pokrywę 8. Na pokrywie 8 uwidoczniono schematycznie rurę kwarcową 3 wewnątrz której rozstawione są trzy wzdłużne panele 5 z diodami LED 6. Na tym rysunku uwidoczniono także śruby dociskowe 9 oraz przewód wlotowy 10 płynu przeznaczonego do oczyszczania. Cylindryczną obudowę 1 uszczelniono na połączeniach z pozostałymi elementami urządzenia znanymi pierścieniami uszczelniającymi.

Na rysunku fig. 4 pokazano przykładowe rozmieszczenie diod LED 6 na panelu 5, w stosunku do siatki z katalizatorem 2. Jako kąt a 12 na tym rysunku oznaczono kąt widzenia emiterów diod 6. Diody o różnych długościach fali mogą świecić jednocześnie, mogą świecić w zaplanowanej sekwencji bądź można włączyć wyłącznie jedną długość fali. Diody mogą świecić w trybie ciągłym lub pulsacyjnym. W celu równomiernego oświetlenia wewnątrz komory reaktora, odstęp między punktami świetlnymi, diodami wynosi dwa razy iloczyn tangensa połowy kąta świecenia diody i odległości fotokatalizatora od źródła iluminacji.

Źródło promieniowania stanowią w tym przykładzie wykonania diody LED umieszczone na panelu PCB. Pod pojęciem panel PCB w tym opisie patentowym rozumie się płytkę, czyli panel z obwodami drukowanymi. Korzystnie w urządzeniu można zastosować jednocześnie kilka rodzajów diod LED rozmieszczonych naprzemiennie na każdym panelu 5 współtworzącym z pozostałymi panelami 5 ściany graniastosłupa o podstawie trójkąta, składającego się na źródło iluminacji. Pokazano to schematycznie na rysunku fig. 5. Na tym rysunku pokazano trzy wzdłużne panele 5, połączone wzdłużnymi krawędziami 4, tworzące razem graniastosłup regularny o podstawie trójkąta. Na powierzchniach wszystkich trzech paneli 5 zamocowane są rzędy diod LED 6. W jednym rzędzie w tym przykładzie wykonania, zamocowane są diody 6 o jednakowej charakterystyce. W innych przykładach wykonania mogą to być diody 6 o różnej charakterystyce.

Na rysunku fig. 6 pokazano inne przykłady wykonania, gdzie połączone wzdłużnymi krawędziami cztery panele 5 z diodami 6 tworzą graniastosłup regularny o podstawie kwadratu. Diody 6 w przykładach wykonania pokazanych są rozstawione na panelach 5 z różną gęstością. Połączone wzdłużnymi krawędziami 4 panele 5 tworzą graniastosłupy o znacznej smukłości.

Dla jasności na figurach pokazane tu graniastosłupy są skrócone poprzez zaznaczenie przerwy na długości graniastosłupa.

Urządzenie wyposażone jest w źródło światła niskoenergetycznego w postaci systemu diod LED charakteryzujących się wysoką sprawnością, stabilnością oraz wąskim widmem światła. Korzystnie w urządzeniu można zastosować jednocześnie kilka rodzajów diod LED. Urządzenie według wynalazku pozwala na prowadzenie fotokatalitycznej reakcji degradacji wybranych zanieczyszczeń znajdujących się w oczyszczanym płynie, za pomocą odpowiednio dobranego światła nakierowanego na niszczenie określonej grupy związków, przy odpowiednio dobranych warunkach procesowych w zakresie długości światła oraz intensywności promieniowania. Źródło promieniowania umieszczone jest wewnątrz kwarcowej obudowy, w osi symetrii cylindrycznego reaktora. W obudowie znajduje się źródło światła, a w przestrzeni pomiędzy źródłem światła a ścianką obudowy przepływa ciecz, która poddawana jest oczyszczaniu. Kwarcowa obudowa stanowi ochronę przed kontaktem diod, zasilanych zewnętrznym źródłem prądu, przed kontaktem z wodą, dlatego zastosowano kwarc, żeby ograniczyć straty promieniowania z zakresu UV. Źródło promieniowania stanowią diody LED. Źródło promieniowania umieszczone jest wzdłuż komory reaktora, równomiernie na co najmniej trzech podłużnych płytkach tworzących graniastosłup prawidłowy o podstawie trójkąta. Na fig. nie widać rozmieszenia diod na wszystkich ściankach, gdyż płytki nie są przezroczyste.

W wariancie wynalazku, przestrzeń wewnątrz graniastosłupa umożliwia odprowadzenie ciepła z obwodów, na których umieszczono diody. Diody powinno się chłodzić albo powietrzem, albo stosując płaszcz z wodą chłodzącą, która będzie odbierać ciepło z układu.

W wariancie wynalazku, rozkład diod jest powtórzony na co najmniej trzech przylegających ścianach graniastosłupa tworzącego źródło iluminacji. Korzystnie na każdej ścianie, naprzemiennie, mogą znajdować się diody o różnych parametrach świecenia.

Rozkład diod umożliwia równomierne naświetlenie przestrzeni reaktora.

Natomiast natężenie promieniowania generowane przez diody może być sterowane, znanym układem sterowania diodami. Rodzaj diody może być dobrany do rodzaju zastosowanego fotokatalizatora, w celu wzbudzenia półprzewodnika i degradacji wybranego rodzaju zanieczyszczenia.

Zastosowane diody mogą świecić w różnych konfiguracjach, na przykład równocześnie lub naprzemiennie i/lub w sposób ciągły lub pulsacyjny. W wariancie wynalazku, oprócz fotokatalitycznego rozkładu, zanieczyszczenia mogą być usuwane w procesie fotochemicznej degradacji z wykorzystaniem światła o określonej długości fali.

Zastosowanie diod LED nie ogranicza iluminacji do zakresu UV. Zastosowane diody LED charakteryzują się emisją światła w wąskim przedziale długości fali, co umożliwia selektywne działania na wybrane związki chemiczne i na ich fotochemiczną degradację. Diody LED zasilane są znanymi, nie pokazanymi na rysunkach układami zasilania.

Przedmiot wynalazku dotyczącego sposobu przedstawiono poniżej w przykładzie wykonania, gdzie opisano przykładowy sposób oczyszczania płynu w fazie gazowej i wodnej. Sposób może być przeprowadzony w układzie z fotoreaktorem opisanym powyżej.

Przykład 1

Sposób fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, polega na tym, że doprowadza się zanieczyszczony gaz w przepływie, do zespołu analizującego skład zanieczyszczeń w postaci chromatografu gazowego z detektorem FID oraz spektrofotometru UV-Vis w przepływie. W zespole analizującym przeprowadza się analizę chemiczną i fizykochemiczną zanieczyszczeń, a następnie na podstawie danych z analizy ustala się parametry procesu degradacji fotochemicznej.

Płyn poddawany oczyszczaniu zawierał 20 mg dm^-3 4-hydroksy-2-butanonu. Wybrano długość fali promieniowania w komorze reakcyjnej wynoszącą Xmax = 275 nm. Odległość punktów świetlnych wynosiła dwa razy iloczyn tangensa połowy kąta świecenia diody i odległości fotokatalizatora od źródła iluminacji. W zastosowanym przykładzie kąt świecenia diod wynosił 130°. Po przejściu płynu przez reaktor fotochemiczny, płyn kierowano ponownie do zespołu analizującego chromatografu gazowego z detektorem FID. Płyn po etapie reakcji fotochemicznej zawierał produkty degradacji ketonu (kwas octowy, aldehyd mrówkowy) oraz 3 mg dm^-3 niezdegradowanego 4-hydroksy-2-butanonu. W zespole analizującym przeprowadzono analizę pozostałych zanieczyszczeń i na podstawie danych z tej kolejnej analizy, ustalono parametry procesu degradacji fotokatalitycznej w ten sposób, że dobrano długość fali światła (Xmax = 365 nm i Xmax = 415 nm) i strumień mocy (10 mW/cm²) w komorze reakcyjnej reaktora fotokatalitycznego. Fotokatalizator naniesiono w tym przykładzie wykonania na powierzchnię metalowej siatki metodą zanurzeniowo-wynurzeniową stosując zawiesinę fotokatalizatora WO3/TO2 w ilości 0,02 g/cm². W kompozycie otrzymanym w wyniku impregnacji powierzchniowej zawartość WO3 wynosiła 5% mol w stosunku do TiO2.

Z zespołu analizującego płyn kierowano do komory reakcyjnej wymienionego reaktora fotokatalitycznego, z którego odbierano, płyn pozbawiony zanieczyszczeń, ponieważ w wyniku reakcji fotokatalitycznej zachodzi całkowita mineralizacja zanieczyszczeń do CO2 i H2O.

Przykład 2

Do reaktora wprowadzany jest płyn zawierający zanieczyszczenie organiczne w fazie wodnej, które kierowane są do chromatografu HPLC/DAD. Na podstawie analizy widm stwierdzono obecność fenolu w stężeniu 20 mg dm^-3.

W reaktorze zastosowano jednocześnie diody o długościach fal: Xmax = 275 nm, Xmax = 360nm, Xmax = 400 nm o strumieniu mocy wynoszącym 10 mW/cm². Odległość punktów świetlnych wynosiła dwa razy iloczyn tangensa połowy kąta świecenia diody i odległości fotokatalizatora od źródła iluminacji. W zastosowanym przykładzie kąt świecenia diod wynosił odpowiednio dla wybranych diod 130°, 130° i 125°.

Zawartość WO3:TiO2 wynosiła 10:1. Układ napowietrzano, stosując prędkość przepływu gazu 0,5 dm³ h^-1. Fotokatalizator naniesiono w tym przykładzie wykonania na powierzchnię metalowej siatki metodą zanurzeniowo-wynurzeniową stosując zawiesinę fotokatalizatora WO3s/TiO2 w ilości 0,02g/cm². W wyniku reakcji fotokatalitycznej degradacji uległo 100% fenolu, ponadto w układzie reakcyjnym zaobserwowano obecność nietoksycznego kwasu szczawiowego w ilości 10 mg dm^-3, który jest podatny na rozkład biologiczny, jak również degradację fotochemiczną.

Claims

1. Sposób fotochemicznej i/lub fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, polegający na tym, że doprowadza się płyn do zespołu analizującego skład zanieczyszczeń a następnie na podstawie danych z analizy ustala się parametry procesu degradacji zanieczyszczeń, znamienny tym, że degradację przeprowadza się wewnątrz reaktora, który wyposaża się w źródło światła LED i/lub fotokatalizator, który nanosi się na powierzchnię siatki (2) metodą zanurzeniowo-wynurzeniową stosując zawiesinę fotokatalizatora WOs/TiO2 w przypadku przeprowadzania fotokatalizy, przy czym przeprowadza się wstępną analizę chemiczną i fizykochemiczną płynu oczyszczanego, zawierającego co najmniej 4-hydroksy-2-butanon w fazie gazowej zaś co najmniej fenol w fazie wodnej, celem ustalenia sposobu fotochemicznego i/lub fotokatalitycznego i parametrów oczyszczania poprzez dobór długości fali światła w zakresie od 250 nm do 600 nm i natężenie światła w komorze reakcyjnej fotoreaktora, a następnie wprowadza się płyn do oczyszczania do fotoreaktora w przepływie, zaś po przejściu płynu przez fotoreaktor, przeprowadza się co najmniej jedną kolejną analizę pozostałych zanieczyszczeń i na podstawie danych z analizy ustala się sposób dalszego oczyszczania poprzez fotokatalizę i/lub reakcję fotochemiczną i parametry oczyszczania w fotoreaktorze lub kieruje się oczyszczony płyn do odbiornika do odbioru płynu pozbawionego zanieczyszczeń.

2. Sposób według zastrz.1, znamienny tym, że na podstawie wstępnej analizy dobiera się długość fali światła i natężenie światła w fotochemicznej komorze reakcyjnej fotoreaktora, i wprowadza się płyn do fotochemicznej komory reakcyjnej w przepływie, zaś po przejściu płynu przez fotochemiczną komorę reakcyjną, płyn poddaje się kolejnej analizie pozostałych zanieczyszczeń i na podstawie danych z analizy ustala się parametry procesu degrada cji fotokatalitycznej w fotoreaktorze w ten sposób, że dobiera się długość fali światła i natężenie światła w reaktorze fotokatalitycznym fotoreaktora, po czym z zespołu analizującego odbiera się płyn pozbawiony zanieczyszczeń.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszej kolejności przeprowadza się reakcję fotokatalityczną a następnie fotochemiczną.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że w jednym fotoreaktorze przeprowadza się proces fotokatalitycznego oczyszczania i proces fotochemicznego oczyszczania płynu z zanieczyszczeń.

5. Sposób według zastrz. 1-4, znamienny tym, że w fotoreaktorze do przeprowadzenia oczyszczania wewnątrz komory fotoreaktora sytuuje się diody LED w ten sposób, że odstęp między diodami wynosi nie mniej niż dwa razy iloczyn tangensa połowy kąta świecenia diody i odległości fotokatalizatora od źródła iluminacji.

6. Sposób według zastrz. 1-5, znamienny tym, że fotoreaktor z komorą fotochemiczną zaopatrza się w źródło światła w zakresie od 270 nm do 390 nm.

7. Sposób według zastrz. 1-5, znamienny tym, że fotoreaktor z komorą fotokatalityczną zaopatrza się w złoże fotokatalizatora i źródło światła o określonej długości fali w zakresie od 300 nm do 600 nm, korzystnie od 360 nm do 550 nm zdolne do aktywacji cząstek półprzewodnika.

8. Fotoreaktor do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu, który zawiera obudowę z komorą przepływową płynu oraz źródło światła w postaci diod LED, znamienny tym, że zawiera metalową siatkę (2) z fotokatalizatorem będącą zawiesiną fotokatalizatora WO3/TiO2, zaś wewnątrz siatki (2) z katalizatorem usytuowana jest rura kwarcowa (3), zaś wewnątrz rury kwarcowej (3) wsunięte są wzdłużne co najmniej trzy panele (5) zawierające na powierzchni źródła światła w zakresie od 250 nm do 600 nm w postaci diod LED (6) uszeregowanych wzdłuż paneli (5), przy czym panele (5) połączone są ze sobą wzdłużnymi krawędziami (4) tak, że powierzchnie połączonych paneli (5) tworzą graniastosłup prawidłowy o podstawie wielokąta.

9. Fotoreaktor według zastrz. 8, znamienny tym, że wewnątrz rury kwarcowej (3) wsunięte są trzy wzdłużne płaskie panele (5), których połączone wzdłużnymi krawędziami (4) powierzchnie tworzą graniastosłup prawidłowy o podstawie trójkąta.

10. Fotoreaktor według zastrz. 8, znamienny tym, że wewnątrz rury kwarcowej (3) wsunięte są cztery wzdłużne płaskie panele (5) których połączone wzdłużnymi krawędziami (4) powierzchnie tworzą graniastosłup prawidłowy o podstawie kwadratu.

11. Fotoreaktor według zastrz. 8-10, znamienny tym, że diody LED (6) połączone są z zewnętrznym układem zasilania energią o regulowanych, zmiennych parametrach.

12. Fotoreaktor według zastrz. 8-11, znamienny tym, że odstęp między diodami LED (6) wynosi nie mniej niż dwa razy iloczyn tangensa połowy kąta świecenia diody i odległości fotokatalizatora od źródła iluminacji.

13. Fotoreaktor według zastrz. 8-12, znamienny tym, że rura kwarcowa (3), wewnątrz której umieszczone są panele (5) z diodami LED (6) jest otwarta dla przepływu powietrza od dołu i od góry.

14. Fotoreaktor według zastrz. 8-13, znamienny tym, że wewnętrzna powierzchnia obudowy (1) fotoreaktora stanowi powierzchnię lustrzaną.

15. Fotoreaktor według zastrz. 8-14, znamienny tym, że wewnątrz komory fotoreaktora usytuowane są diody LED w ten sposób, że odstęp między diodami, wynosi nie mniej niż dwa razy iloczyn tangensa połowy kąta świecenia diody i odległości fotokatalizatora od źródła iluminacji.

16. Fotoreaktor według zastrz. 8-15, znamienny tym, że do oczyszczania fotochemicznego stosuje się źródło światła w zakresie od 270 nm do 390 nm.

17. Fotoreaktor według zastrz. 8-15, znamienny tym, że do oczyszczania poprzez fotokatalizę stosuje się źródło światła o określonej długości fali w zakresie od 300 nm do 600 nm, korzystnie od 360 nm do 550 nm zdolne do aktywacji cząstek półprzewodnika.

18. Układ do fotochemicznej i fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń płynu zawierający przewód wlotowy płynu oczyszczanego, na którym znajduje się zawór odcinający oraz przepływomierz, fotoreaktor ze źródłem światła w postaci diod LED, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden fotoreaktor, który zawiera metalową siatkę (2) z fotokatalizatorem będącą zawiesiną fotokatalizatora WO3/TiO2, zaś wewnątrz siatki z katalizatorem (2) usytuowana jest rura kwarcowa (3), zaś wewnątrz rury kwarcowej (3) wsunięte są wzdłużne co najmniej trzy panele (5) zawierające na powierzchni źródła światła w zakresie od 250 nm do 600 nm w postaci diod LED (6) uszeregowanych wzdłuż paneli (5), przy czym panele (5) połączone są ze sobą wzdłużnymi krawędziami (4) tak, że powierzchnie połączonych paneli (5) tworzą graniastosłup prawidłowy o podstawie wielokąta, a ponadto zawiera co najmniej jeden analizator zanieczyszczeń płynu do analizy chemicznej i fotochemicznej połączony z wlotem do komory reakcyjnej fotoreaktora.

19. Układ według zastrz. 18, znamienny tym, że zawiera dwa fotoreaktory i dwa analizatory, gdzie jeden zawiera komorę fotokatalityczną a drugi zawiera komorę fotochemiczną, zaś wyjście z pierwszego analizatora połączone jest z wejściem do dwóch fotoreaktorów, zaś wyjście płynu z reaktora fotochemicznego i/lub fotokatalitycznego połączone jest z wejściem do drugiego analizatora, którego wyjście połączone jest równoległe z wejściem powrotnym do reaktora fotochemicznego oraz równolegle przewodem wylotowym z wejściem do reaktora fotokatalitycznego oraz którego wyjście połączone jest dodatkowo z przewodem odbiorczym płyn oczyszczony.

20. Układ według zastrz. 18, znamienny tym, że wyjście fotoreaktora połączone jest przewodem powrotnym z wejściem do pierwszego analizatora, którego wyjście połączone jest dodatkowo z przewodem odbiorczym.