Page name: ARRSProjekti / 2020 / Novi pretočni fotoelektrokatalitski reaktorji za razgradnjo farmacevtikov v odpadnih vodah

Novi pretočni fotoelektrokatalitski reaktorji za razgradnjo farmacevtikov v odpadnih vodah

Nazaj na seznam za leto 2020


Oznaka in naziv projekta

L2-2614 Novi pretočni fotoelektrokatalitski reaktorji za razgradnjo farmacevtikov v odpadnih vodah
L2-2614 Novel Flow Photoelectrocatalytic Reactors for Degradation of Pharmaceuticals in Waste Water

Logotipi ARRS in drugih sofinancerjev

© Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
© ARHEL projektiranje in inženiring d.o.o.

Projektna skupina

Vodja projekta: prof. dr. Miran Čeh

Sodelujoče raziskovalne organizacije:

1. Institut »Jožef Stefan«

2. ARHEL projektiranje in inženiring d.o.o.

Raziskovalci:

1. Luka Suhadolnik

2. Živa Marinko

3. Kristina Žagar Soderžnik

4. Mario Marinovič

Vsebinski opis projekta

PREDSTAVITEV PROBLEMA

Obstojna organska onesnažila so spojine, ki so dolgoročno kemijsko stabilne v okolju. Med takšna onesnažila lahko uvrščamo tudi farmacevtike. Kljub veliki količini pravilno odstranjenih zdravil, so opravljene meritve na vzorcih iz različnih vodotokov po svetu pokazale precejšno vsebnost antibiotikov, steroidov, zdravil brez recepta in na recept, tako v površinskih vodah, kot tudi podzemnih vodah in v pitni vodi [1].

Znano je, da je fotokataliza obetaven, t.i. napredni oksidacijski proces (advanced oxidation process, AOP), ki ga je možno, med drugim, uporabiti za fotokatalitsko razgradnjo organskih spojin v njihove osnovne sestavine [2-4]. Najpogosteje uporabljan fotokatalizator je titanov dioksid (TiO2). Vendar samo trdno vezan TiO2 film z električno prevodnim substratom omogoča, da se taka heterostruktura lahko uporabi kot fotoanoda pri fotoelektrokatalizi, saj se med fotoanodo in katodnim materialom pripelje določen električni potencial. Po naših podatkih je anodna oksidacija kovinskega titana ena izmed redkih metod, ki omogoča sintezo strukturno vraščenih nanocevk TiO2 s kovinskim titanom, to je s prevodnim substratom.

Projekt predvideva razvoj novih fotoelektrokatalitskih reaktorjev na osnovi fotokatalizatorja iz TiO2/TiOxNy nanocevk za razgradnjo farmacevtikov v odpadnih vodah ter proizvodnjo visoko aktivnih fotoanod TiO2/TiOxNy s postopkom anodne oksidacije kovinskega titana (žica, folija, mreža), ki ji sledi naknadna toplotna obdelava v različnih atmosferah. Slednje predstavlja zelo inovativen pristop, saj je sintetiziran fotokatalizator TiO2/TiOxNy trdno vezan na kovinski titan, kar preprečuje sekundarno kontaminacijo očiščene odpadne vode z nanodelci fotokatalizatorja.

CILJI PROJEKTA

Cilj predlaganega predloženega raziskovalnega projekta je načrtovati in izdelati nove fotoelektrokatalitske reaktorje z različno kapaciteto za razgradnjo farmacevtikov v odpadnih vodah. Projekt je osredotočen na razvoj inovativnih fotoelektrokatalitskih reaktorjev z uporabo visokoaktivnih fotokatalitskih nanocevk na osnovi TiO2/TiOxNy za razgradnjo nevarnih farmacevtikov v odpadnih vodah, kar bo pripomoglo k reševanju številnih okoljskih in ekoloških problemov.

Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.

Faze projekta in opis njihove realizacije

Program dela predloženega projekta bo vključeval optimizacijo procesov anodne oksidacije kovinskega titana v različnih oblikah; meritve fotokatalitskih lastnosti; izdelavo različnih katod za fotoelektrokatalitski reaktor; strukturno, kemijsko in elektrokemijsko karakterizacijo vseh aktivnih materialov, ki jih bomo uporabili v reaktorjih, z uporabo ustreznih analitičnih tehnik; načrtovanje in izdelavo fotoelektrokatalitičnih reaktorjev; merjenje razgradnje farmacevtikov in identifikacijo njihovih razgradnih produktov. Predvideno delo v okviru predloženega projekta bo razdeljeno na štiri delovne sklope (DS), ki jih bosta izvajala oba projektna partnerja:

DS1. Anodna oksidacija titana

· Aktivnost 1.1. Optimizacija procesa anodne oksidacije.

· Aktivnost 1.2. Površinska obdelava kovinskega titana.

· Aktivnost 1.3. Optimizacija sestave elektrolita.

DS2. Modifikacija kemijske sestave TiO2 nanocevk

· Aktivnost 2.1. Sintranje TiO2 nanocevk v amonijaku.

· Aktivnost 2.2. Tretiranje TiO2 nanocevk v raztopini NH3-H2O.

DS3: Načrtovanje in testiranje fotoelektrokatalitskih reaktorjev

· Aktivnost 3.1. Načrtovanje fotoelektrokatalitskih reaktorjev.

· Aktivnost 3.2. Testiranje fotoelektrokatalitskih reaktorjev.

· Aktivnost 3.3. Povečanje kapacitet fotoelektrokatalitskih reaktorjev (up-scaling).

DS4: Strukturna in kemijska karakterizacija

· Aktivnost 4.1. Elektronska mikroskopija.

Bibliografske reference

1. Kolpin D. et al., Pharmaceuticals, hormones, and other Organic wastewater contaminants in U.S. streams, Published research, Digital Commons, University of Nebraska - Lincoln, 2002.2.

2. Castellote M., Bengtsson N., Principles of TiO2 Photocatalysis. Applications of Titanium Dioxide Photocatalysis to Construction Materials (2011).

3. Anming Hu et al, Hydrothermal growth of free standing TiO2 nanowire membranes for photocatalytic degradation of pharmaceuticals, Journal of Hazardous Materials 189 (2011) 278–285.

4. Bayan S.M. et al, Hydrothermal synthesis of CdS sub-microspheres for photocatalytic degradation of pharmaceuticals, Applied Surface Science 457 (2018) 559–565.


Nazaj na seznam projektov po letih