9
CUPRINS
CONTENT………………………………………………………………………………………… 11
INTRODUCERE................................................................................................................. ……… 13
STADIUL CUNO ŞTERII
Cap.1. ASPECTE GENERALE PRIVIND FOTOCATALIZA.................................................. 17
1.1. FOTOCATALIZA ETEROGEN Ă................................................................................ 17
1.1.1. Mecanismul fotocatalizei eterogene..................................................................... 17
1.1.2. Tipuri de catalizatori utiliza ţi în fotocataliza eterogen ă....................................... 19
1.1.3. Factorii care influen ţeaz ă procesul de fotocataliz ă eterogen ă.............................. 22
1.1.3.1. Lungimea de und ă a radia ţiei luminoase................................................. 22
1.1.3.2. Concentra ţia (masa), tipul şi suportul fotocatalizatorului........................ 24
1.1.3.3. Concentra ţia ini ţiala şi natura poluantului……....................................... 25
1.1.3.4. pH-ul ini ţial.............................................................................................. 31
1.1.3.5. Temperatura............................................................................................. 33
1.1.3.6. Tipul şi concentra ţia acceptorului de sarcin ă........................................... 34
1.1.3.7. Intensitatea radia ţiei luminoase (Fluxul de energie radiant ă).................. 36
1.1.3.7.1. Experimente actinometrice …………………………………. 37
1.1.3.8. Debitul de fluid........................................................................................ 38
1.2. FOTOCATALIZA OMOGEN Ă.......................................................................................... 38
1.2.1. H
2
O
2
/UV............................................................................................................... 38
1.2.2. O
3
/UV....................................................................................................................39
1.2.3. Sisteme foto-Fenton şi tip foto-Fenton………………………………………..... 40
1.3. POLUAN ŢI ORGANICI DEGRADABILI
PRIN FOTOCATALIZ Ă................................................................................................41
1.3.1. Coloran ţi………………………………………………………………............... 42
1.3.1.1. Clasificarea coloran ţilor……………………………………………….. 42
1.3.1.2. Impactul coloran ţilor asupra mediului……………………………........ 43
Cap 2. REACTOARE FOTOCATALITICE................................................................................ 45
2.1. FOTOREACTOARE CU GENERARE ARTIFICIAL Ă A RADIA ŢIEI..................... 45
2.1.1. Fotoreactoare cu catalizator în suspensie sau imobilizat..................................... 45
2.2. FOTOREACTOARE SOLARE..................................................................................... 49
2.2.1. Colectori cu focalizarea radia ţiei solare (Concentrating collectors).....................50
2.2.1.1. Experimente realizate la scar ă pilot la “Solar Thermal Facility”
din cadrul Sandia National Laboratories, Albuquerque, SUA ................ 50
2.2.2. Colectori f ăr ă focalizarea radia ţiei solare (Non-concentrating collectors)........... 52
2.2.2.1. Fotoreactor cu aerare tip cascad ă realizat de Universitatea
Tehnic ă Clausthal în colaborare cu Institutul de Cercetare a
Energiei Solare, Hanovra, Germania…………………………………... 52
2.2.3. Colectorii parabolici compu şi (Compound parabolic concentrators- CPC)……..54
2.2.3.1. Instala ţie pilot cu colectori parabolici compu şi
construit ă pe Platforma Solar ă Almeria (PSA), Spania……………....... 54
2.2.4. Compara ţii între diferite sisteme fotocatalitice solare……………………….......55
CONTRIBU ŢII ORIGINALE
Cap. 3. DEGRADAREA COLORANTULUI ALCIAN BLUE 8 GX
PRIN FOTOCATALIZ Ă ETEROGEN Ă.........................................................................58
3.1. INTRODUCERE……………………………………………………………………… 58
3.2. MATERIALE ŞI APARATUR Ă................................................................................... 60
3.2.1. Reactivi..................................................................................................................60
3.2.2. Metode experimentale şi de analiz ă...................................................................... 61
3.3. REZULTATE ŞI DISCU ŢII.......................................................................................... 64
3.3.1. Studiul factorilor care influen ţeaz ă procesul de degradare
fotocatalitic ă eterogen ă. Cinetica procesului........................................................ 64
3.3.1.1. Influen ţa concentra ţiei fotocatalizatorului ...............................................64
10
3.3.1.2. Influen ţa tipului de fotocatalizator........................................................... 70
3.3.1.3. Influen ţa concentra ţiei poluantului. Cinetica procesului........................ 74
3.3.1.4. Influen ţa pH-ului ini ţial............................................................................82
3.3.1.5. Influen ţa temperaturii............................................................................. 87
3.3.1.6. Influen ţa acceptorului de sarcin ă............................................................ 92
3.3.1.6.1. Influen ţa adaosului de H
2
O
2
.................................................... 92
3.3.1.6.2. Influen ţa adaosului de FeCl
3
.................................................. 98
3.3.2. Mineralizarea colorantului Alcian Blue 8 GX prin fotocataliz ă eterogen ă......... 109
3.3.3. Modelarea matematic ă şi optimizarea procesului de degradare
fotocatalitic ă eterogen ă a colorantului Alcian Blue 8 GX
prin metoda suprafe ţei de r ăspuns ....................................................................... 112
3.3.4. Modelarea matematic ă şi optimizarea procesului de degradare
fotocatalitic ă eterogen ă a colorantului Alcian Blue 8 GX prin
re ţele neuronale şi algoritmi genetici.................................................................... 120
3.3.4.1. Modelarea re ţelei neuronale........................................................ 122
3.3.4.2. Optimizarea cu algoritmi genetici …………………................. 128
3.3.5. Studiul degrad ării colorantului Alcian Blue 8 GX prin
fotocataliz ă omogen ă............................................................................................ 132
3.3.5.1. Influen ţa reactivului tip Fenton ................................................. 132
3.3.6. Compararea eficien ţelor proceselor fotocatalitce eterogene şi omogene ............ 136
3.4. CONCLUZII...................................................................................................................138
Cap. 4. DEGRADAREA FOTOCATALITIC Ă A COLORANTULUI
REACTIVE ORANGE 16 ÎNTR-UN REACTOR CU RECIRCULARE
ÎN PREZEN ŢA RADIA ŢIILOR ARTIFICIALE ŞI SOLARE…………… ................. 139
4.1. INTRODUCERE............................................................................................................ 139
4.2. MATERIALE ŞI APARATUR Ă.................................................................................. 140
4.2.1. Reactivi................................................................................................................. 140
4.2.2. Reactorul fotocatalitic......................................................................................... 141
4.2.3. Metode de analiz ă................................................................................................. 143
4.3. REZULTATE ŞI DISCU ŢII…………………………………………………………. 144
4.3.1. Degradarea fotocatalitic ă eterogen ă a colorantului
Reactive Orange 16 prin iluminare artificial ă………………………………….. 144
4.3.2. Degradarea fotocatalitic ă omogen ă a colorantului
Reactive Orange 16 prin iluminare artificial ă...................................................... 153
4.3.3. Compara ţie privind procesele eterogen şi omogen în degradarea fotocatalitic ă a colorantului Reactive Orange 16 prin iluminare artificial ă……………….........156
4.3.4. Influen ţa ilumin ării asupra degrad ării colorantului
Reactive Orange 16 în procesele fotocatalitice eterogen şi omogen………....... 157
4.3.5. Compara ţii privind degradarea fotocatalitic ă a colorantului
Reactive Orange 16 sub ac ţiunea radia ţiilor artificiale, respectiv, solare........... 166
4.3.6. Modelarea fotoreactorului cu suspensie de fotocatalizator................................... 172
4.3.7. Evaluarea radia ţiei solare în interiorul reactorului............................................... 181
4.3.8. Caracteristicile fotoreactorului cu recircularea suspensiei
şi performan ţele acestuia în degradarea colorantului Reactive
Orange 16 sub ac ţiunea radia ţiilor solare………………………………………. 184
4.4. CONCLUZII………………………………………………………………………….. 186
CONCLUZII GENERALE……………………………………………………………………..... 187
RECOMND ĂRI…………………………………………………………………………............... 194
BIBLIOGRAFIE…………………………………………………………………………………...195
ANEXE
Anexa 1. Valoarea ilumin ării înregistrat ă în fotoreactor în cursul zilei
de 26.07.2005, între orele 12,16-14,15 în ora şul Salonic, Grecia …………….....211
Anexa 2. Valoarea ilumin ării înregistrat ă în fotoreactor în cursul zilei
de 27.07.2005, între orele 13,22-15,04 în ora şul Salonic, Grecia ………………..214
Activitatea ştiin ţific ă privind subiectul tezei de doctorat……………………………….... 217
Rezumat în limba englez ă ……………………………………………………………………….. 220