TiO2-Based催化剂水处理的织物

研究者从信息灵通,意大利,开发了一种钛敷氧化物织物,用作光催化剂剂降解污染物在水里。同时,他们分析了各种设计选项来达到最好的光降解效率和周转频率。这项研究发表在《华尔街日报》催化剂。

研究:Ceramized面料及其集成在一个Semi-Pilot植物的光降解水污染物。图片来源:voloshin311 / Shutterstock.com

光催化水处理的优点

水的净化以可持续的方式对人类的生存至关重要。金属氧化物半导体纳米粒子TiO等(NPs)yabo214₂引起了很多的关注由于其光催化行为。

TiO的光催化活性₂被紫外线激发诱导的顺向形成电子吗^{- - - - - -}/孔⁺对。TiO的主要应用之一₂可见光的光催化剂是在太阳能/地区没有电或可持续的替代bio-hazardous和昂贵的紫外线。

同时,大论文,轻量级、机械和高度灵活,可以很容易地实现在许多不同的几何和很容易恢复的,可以再生水处理反应堆通常是可取的。此外,低成本等因素,环保、高效、和各种各样的有机分子的破坏潜力包括病毒和抗氯盐生物催化剂的选择很重要。

关于这项研究

研究人员优化TiO₂的光催化面料,实现semi-pilot植物反应器,研究其量子效率对罗丹明B (RhB),当辐照紫外线和可见光发光二极管(LED)灯,并确定了优化设计选项,催化剂选择、织物性能,工艺参数,类型的辐射。

酸TiO₂纳米溶胶(TAC)与pH值1.5是用来准备两个TiO₂基于nanosuspensions即TACR TiO₂-SiO₂停课。获得了TACR稀释3 wt TAC。%和去离子的浓度(DI)水和阴离子交换树脂处理pH值从1.5增加到4。

Z-potential与pH曲线TAC(红色)、SiO₂(蓝色),TiO₂:SiO₂(绿色)nanosuspension。图片来源:Faccani, L。、催化剂

pH值是必要的,以防止织物的增加造成的损害高酸度,也形成的残留物原始TiO的合成₂可以减少光催化活性。TiO的₂-SiO₂3 wt . % hetero-coagulation混合物制备的方法。SiO₂纳米溶胶40 wt。%在3 wt . %的浓度稀释用去离子水和离子酸性阳离子交换树脂处理以减少10 - 4 (SiO的pH值₂- r)。

TiO₂暂停(TACR)掉进SiO₂- r。TiO的₂-SiO₂样本通过静电相互作用带负电荷的二氧化硅纳米粒子和带正电的二氧化钛纳米颗粒。yabo214

通过dip-pad-curing涂层织物形成过程。织物蘸TiO₂的悬挂其次是挤压、干燥和固化。

(一)led semi-pilot光催化反应器测试(6 l),在这项研究中使用;(b)Up-scaled反应堆(100升)本研究建立在最好的设计选择。图片来源:Faccani, L。、催化剂

观察

水动力直径、Z-potential和纯材料和TiO的pH值亚博网站下载₂基于nanosuspensions测量。水动力直径略有增加,发现电动电势的存在中观察到样品TAC和SiO树脂处理后获得的₂即TACR SiO₂- r由于减少胶体稳定性耦合和pH值变化。

然而,一个大TiO的水力直径的增加₂-SiO₂样品是由于位阻SiO₂hetero-coagulation TiO的₂表面。接触角的测量显示所有样本与亲水属性和未经处理的织物和治疗之间没有显著差异。

RhB光降解的随着时间的推移两个催化剂显示了进步的吸光度降低RhB峰值在554海里。此外,催化剂表现出最大波长蓝移。

这是有关de-ethylation RhB分子,与假设的协议RhB退化机制,在选定的催化剂。此外,他们发现蓝移现象由于RhB de-ethylation比紫外线更深刻的可见光下,这是因为紫外线辐射直接激发TiO₂,而在RhB吸收在可见光下的光催化剂表面,随后产生活性氧分子。

温度依赖性研究显示,增加温度促进现象如解吸吸附反应物和重组的速率photogenerated电子空穴对,为光催化是有害的。从各个角度,室温发现best-compromised工作温度与匹配的环境和经济需求。

6 L semi-pilot植物的图示表示。图片来源:Faccani, L。、催化剂

结论

作者固定化TiO₂基于纳米粒子作为织物涂料yabo214和获得低成本和高度灵活的催化剂,可以很容易地实现在许多几何水处理反应堆。他们使用的多元优化方法找到photoreactor操作参数,影响光催化性能最并确定最佳的设计选择的安全性和可持续性。

他们发现100%的可生物降解的棉布辐照,可见领导是最好的候选人方方面面,它显示效率高于所有其他样品辐照的具有成本效益的可见光和紫外线光源。鼓励扩大有利的结果的过程6 L semi-pilot植物100 L试验工厂。

源

Faccani, L。、Ortelli年代。Blosi, M。哥,。L, Ceramized面料及其集成在一个Semi-Pilot植物的光降解水污染物。催化剂2021年,11日,1418年。https://www.mdpi.com/2073-4344/11/11/1418

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