Wpływ rodzaju fotokatalizatora i odczynu roztworu na efektywność fotokatalitycznego rozkładu bisfenolu A

• Autorzy: Zawadzki P. , Kudlek E. , Dudziak M.

Identyfikatory

DOI

DOI: 10.2429/proc.2017.11(2)074

Warianty tytułu

EN

Influence of the photocatalyst type and ph of solution on photocatalytic decomposition efficiency of bisphenol A

• Konferencja: ECOpole’17 Conference (4-7.10.2017 ; Polanica Zdrój, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono badania porównawcze efektywności rozkładu bisfenolu A (BPA) w procesie fotokatalizy, prowadzonym z udziałem komercyjnego ditlenku tytanu (TiO₂) oraz własnych modyfikowanych fotokatalizatorów (kompozytów) otrzymanych na bazie komercyjnego TiO₂, węgla aktywnego (AC) oraz alkoholu metylowego (C), tj. TiO₂/AC i C-TiO₂/AC. Określono wpływ początkowej wartości odczynu roztworu modelowego (w zakresie od 4 do 7) na skuteczność adsorpcji oraz rozkładu badanego mikrozanieczyszczenia za pomocą promieniowania ultrafioletowego (UV). Na podstawie przeprowadzonej analizy chromatograficznej HPLC stwierdzono, że stopień usunięcia bisfenolu A był wyższy w przypadku zastosowania modyfikowanych fotokatalizatorów niż dla komercyjnego TiO₂. Prawdopodobnie było to związane z obecnością węgla aktywnego, który w układzie TiO₂-AC czy też C-TiO₂/AC pełni nie tylko funkcję nośnika fotokatalizatora, ale jest również czynnikiem zwiększającym potencjał adsorpcyjny kompozytu. W oparciu o kinetykę Langmuira-Hinshelwooda (L-H) wyznaczono również parametry kinetyczne przeprowadzonych procesów. Na podstawie obliczonych wartości pseudo-pierwszorzędowych stałych szybkości reakcji udokumentowano, że proces rozkładu bisfenolu A przebiega najintensywniej w pierwszych 15 minutach prowadzenia procesu. Z kolei wartość stałej szybkości reakcji k była wyższa dla modyfikowanych fotokatalizatorów niż dla komercyjnego TiO₂. Nie zaobserwowano znaczącego wpływu pH roztworu na adsorpcję oraz rozkład BPA w obecności komercyjnego ditlenku tytanu. Natomiast zarówno sorpcja, jak i proces fotokatalizy realizowany przy udziale modyfikowanych fotokatalizatorów zależały od odczynu roztworu. Największy stopień rozkładu bisfenolu A zaobserwowano, naświetlając roztwór o pH 4.

EN

In this study the photocatalytic degradation of bisphenol A in the presence of titanium dioxide (TiO₂) and own modified photocatalysts (composites) based on TiO₂, activated carbon (AC) and methyl alcohol (C) i.e. TiO₂/AC and C-TiO₂/AC were investigated. The effect of initial pH (in the range from 4 to 7) of model solution were determined in order to adsorption effectiveness and decomposition of tested micropollutant under ultraviolet irradiation (UV). Based on chromatographic analysis (HPLC) results it was found that the decomposition of bisphenol A was higher for modified photocatalysts than for commercial TiO₂. It was possibly associated with the presence of activated carbon, which in TiO₂/AC and C-TiO₂/AC system is not only a support for photocatalysts but also increases the adsorption capacity. Based on the Langmuir-Hinshelwood (L-H) model, the kinetic parameters of the photocatalysis process were carried out. According to the pseudo first-order parameters, the results showed that the decomposition of bisphenol A was most intensively in the first 15 minutes of the process. However the value of the k rate was higher for modified photocatalysts than for commercial TiO₂. No significant effect of pH on adsorption and BPA decomposition in the presence of commercial titanium dioxide were observed. Whereas, both the sorption and photocatalysis carried out in the presence of modified photocatalysts depended on the pH of model solution. The highest degree of bisphenol A decomposition were observed by irradiating mixture at pH 4.

Słowa kluczowe

PL

bisfenol A; fotokataliza; tlenek tytanu; modyfikowane fotokatalizatory; węgiel aktywny; metanol

EN

bisphenol A; photocatalysis; titanium oxide; modified photocatalysts; activated carbon; methanol

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 11, No. 2
• Strony: 661--669
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Zawadzki P.

• Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

autor

Kudlek E.

• Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

autor

Dudziak M.

• Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Nam SW, Choia DJ, Kimb SK, Herc N, Zoh KD. J Hazard Mater. 2014;270:144-152. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.01.037.
• [2] Dudziak M. Ecol Chem Eng A. 2014;21:269-277. DOI: 10.2428/ecea.2014.21(3)21.
• [3] Huang YQ, Wong CKC, Zheng JS, Bouwman H, Barra R, Wahlström B, et al. Environ Int. 2012;42:91-99. DOI: 10.1016/j.envint.2011.04.010.
• [4] Deng Y, Zhao R. Curr Pollution. 2015;1:167-176. DOI: 10.1007/s40726-015-0015-z.
• [5] Dong F, Guo S, Wang H, Li X, Wu Z. J Phys Chem C. 2011;115:13285-13292. DOI: 10.1021/jp111916q.
• [6] Lim TT, Fane AG. Crit Rev Environ Sci Technol. 2011;41:1173-1230. DOI: 10.1080/10643380903488664.
• [7] Liu SX, Chen XY, Chen X. J Hazard Mater. 2007;143:257-263. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2006.09.026.
• [8] Kudlek E, Dudziak M, Bohdziewicz J. Water. 2016;8:532-549. DOI: 10.3390/w8110532.
• [9] Kosmulski M. J Coll Inter Sci. 2011;353:1-15. DOI: 10.1016/j.jcis.2010.08.023.
• [10] Fox M, Dulay MT. Chem Rev. 1993;93:341-357. DOI: 10.1021/cr00017a016.
• [11] Kaneco S, Rahman MA, Suzuki T, Katsumata H, Ohta K. J Photochem Photobiol A. Chem. 2004;163:419-424. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2004.01.012.
• [12] Kumar KV, Porkodi K, Rocha F. Catal Communic. 2008;9:82-84. DOI: 10.1016/j.catcom.2007.05.019.
• [13] Tsai WT, Lee MK, Su TY, Chang YM. J Hazard Mater. 2009;168:269-275. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2009.02.034.
• [14] Gaya U. Heterogeneous Photocatalysis Using Inorganic Semiconductor Solids. Dordrecht: Springer; 2014. DOI: 10.1007/978-94-007-7775-0.
• [15] Chen ML, Oh WCh. Carbon Lett. 2007;8:108-114. DOI: 10.5714/CL.2007.8.2.108.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).