Зверева Ирина Алексеевна Санкт-Петербургский государственный университет Химический факультет

Санкт-Петербургский государственный университет
Соисполнители:
ФНМ Московского государственного университета
ИОНХ им. Н.С. Курнакова РАН
Государственный контракт с Федеральным агентством по науке и инновациям № 02.513.11.3400
2008-2009 гг.

Фотокаталитический метод разложения органических загрязнителей воды
CO2 + H2O +
фотокатализатор
hν≥Eg
Достоинства:
Химическая и биологи-ческая стабильность
Малая токсичность
Доступность
Низкая стоимость производства
Недостатки:
Фотовозбуждение УФ светом
Высокая вероятность рекомбинации
другие
минеральные продукты
Органические
вещества
TiO2 как фотокатализатор:

Механизм действия фотокатализатора

Достигнутые цели
Разработка лабораторной технологии получения нанокристаллического фотокатализатора TiO2
Разработка эффективной методики иммобилизации нанокристалличского TiO2 на стеклянном носителе
Разработка лабораторных образцов проточных фотокаталитических устройств для очистки и обеззараживания воды
Модельные органические загрязнители:
Краситель МО Фенол

Разработка технологии получения нанокристаллического фотокатализатора TiO2
Широкий спектр альтернативных методик: пиролиза аэрозолей, золь-гель технологии, темплатный метод и др.
Различной морфологии: нанопорошки, мезопористые частицы, нанотрубоки, легированные наночастицы TiO2
Решение о выдаче патента РФ на изобретение
1. Способ получения фотокатализатора на основе нанокристаллического TiO2
2 2. Способ получения фотокатализатора на основе TiO2

Схема нанесения покрытий
УЗ обработка
Нанесение
на кварц
Высушивание
в эксикаторе
1) Бутилатная
методика
TiO2 Ti(OBu)4
BuOH
HCl
2) Ацетилацетоновая
методика
TiO2 H2O
CH2(COCH3)2
или

СЭМ покрытий: влияние гидромеханической обработки
Ацетилацетоновая методика
Без обработки
После обработки
Доля TiO2 в суспензии 5 масс. %, без УЗ обработки, погружение 1 раз.

СЭМ покрытий: влияние УЗ обработки
Без УЗ обработки
После УЗ обработки
Доля TiO2 в суспензии 5 масс. %, ацетилацетоновая методика,
погружение 1 раз.

Конструкция реактора проточного типа

Принципиальная схема установки
Резервуар с загрязненной водой
насос
Коллектор очищенной воды
Источник питания

Выходные кривые разложения МО
50 мг/л
6 мг/л
12 мг/л
100 мг/л

Максимальная степень разложения МО при разных условиях

Устойчивость фотокаталитического покрытия во времени
вначале
1700 объемов

Производительность
При концентрации красителя 1,5 мг/л эффективность одного фотокаталитического элемента составляет 20 л/час
Сфера применения
Варьируемое количество фотокаталитических элементов позволяет изготавливать их для :
- крупных и мелких промышленных организаций,
- бытовых нужд,
индивидуального жилищного строительства,
автономных системы водоснабжения.
Конкурентноспособны
с позиций экологичности технологического процесс
энергозатраты
подобные проточные фотокаталитические устройства внутреннего облучения на основе закрепленного нанокристаллического диоксида титана не выпускаются ни в промышленном, ни в опытном масштабе.

Принципиальная схема экспериментальной установки.
1– контроллеров газового потока; 2 – источник водных аэрозолей; ;
3– источник паров TiCl4; 4– реакционная колба; 5 – трубчатая печь;
6 – электрофильтр для улавливания продуктов
Получения нанокристаллического TiO2
методом управляемого гидролиза TiCl4

Блок фотокаталитических элементов

Фотокаталитический элемент