Degradace organických polutantů ve vodách s využitím fotokatalyzátorů oxidu titaničitého

Bc. Lucie KOUDELKOVÁ

Master's thesis

The Degradation of organic pollutants in water using photocatalyst titanium dioxide

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá výzkumem heterogenní fotokatalytické degradace azobarviv s použitím oxidu titaničitého jako katalyzátoru ve vodném roztoku v přítomnosti UV-A záření. Teoretická část se věnuje popisu vlastností TiO2, jeho použití a výrobě. Dále představuje základní mechanismus a princip heterogenní fotokatalýzy a přináší přehled azobarviv a jejich stručný popis. Také jsou zde stručně zmíněny některé další postupy pro čištění vod. Experimentální část uvádí podrobný popis použité instrumentace, analytických postupů a dále přináší přehled použitých katalyzátorů, reaktantů a podrobný popis experimentálního uspořádání a reakčních podmínek. Pro experimentální měření byla sestrojena speciální reakční aparatura. Ta je v této kapitole podrobně popsána. Kapitola Výsledky a diskuze je zaměřena na důkladný popis schopnosti jednotlivých katalytických vzorků na bázi TiO2 odbourávat použité modelové sloučeniny - azobarviva. Vzorků fotokatalytického oxidu titaničitého bylo použito celkem osm, ve všech případech se jednalo o komerční produkty. Tyto fotokatalyzátory se lišily svými strukturními vlastnostmi, jako například velikostí povrchu, podílem anatasové fáze, atd. Fotokatalytická aktivita TiO2 byla sledována na rozkladu tří modelových azobarviv - Egacidové oranže 7, Egacidové žluti 11 a Reaktivní oranže 16, v UV-A oblasti světelného spektra. Reakce byly porovnány pomocí rychlostních konstant odvozených na základě jednoduchých rychlostních rovnic mocninového typu. Heterogenní fotokatalytické reakce jsou zpravidla prvního řádu k reaktantům a nultého řádu k zúčastněným fotonům.

Abstract:

The subject of this dissertation is research of heterogeneous photocatalytic degradation of azo dyes using titanium dioxide as catalytic converter in water solution and in the presence of UV-A irradiation. The theoretical part contains description of TiO2 its usage and production. It introduces basic mechanism and heterogeneous photocatalytic degradation principle and brings overview of azo dyes ant their brief description. There are also briefly mentioned some other wastewater treatment methods. Experimental part brings detail description of used instruments, analytic methods and overview of used catalytic converters, reactants and detail description of experimental system and reaction conditions. It was constructed a special reaction device which is described in this chapter in detail. The chapter ?Results and discussion? is focused on thorough description of ability of single catalytic samples, based on TiO2, to degrade used model azo dyes compounds. It was used eight photocatalytic titanium dioxide samples. All of them where commercial products. These photocatalytic converters vary in structural properties as for instance surface size, anatase phase factor etc. a photocatalytic activity of TiO2 was observed during decomposition of three model azo dyes ? egacid orange 7, egacid yellow 11 and reactive orange 16 in UV-A light spectrum. Reactions were compared by means of speed constants derived in terms of simple speed power equations. Heterogeneous photocatalytic reactions are usually first place value to reactants and zero place value to concerned photons.

Keywords

Oxid titaničitý, azobarviva, fotokatalyzátor, fotokatalytická degradace, UV záření

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2011

Accessible from:: 1. 1. 2099

Thesis defence

• Date of defence: 30. 5. 2011
• Supervisor: Ing. Stanislav Hejda

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of the Environment

Master programme / field:
Ecology and environmental protection / Waste Management