Μελέτη της φωτοκαταλυτικής απορρύπανσης νερού με μονοστρωματικά υμένια ενώσεων του μολυβδαινίου και του βολφραμίου
Loading...
Date
2026-07-08
Authors
Γιαννακόπουλος Καρούμπαλης, Ταξιάρχης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η ρύπανση των υδάτινων πόρων από ανθεκτικούς οργανικούς ρύπους αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήματα του 21ου αιώνα, καθώς πολλές από τις ενώσεις αυ-τές δεν απομακρύνονται αποτελεσματικά με τις συμβατικές μεθόδους επεξεργασίας νερού. Στο πλαίσιο αυτό, οι προηγμένες διεργασίες οξείδωσης και ιδιαίτερα η ετερογενής φωτοκατάλυση έχουν προσελκύσει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον, λόγω της αποτελεσματικότητας τους στη διάσπαση αυτών των ρύπων. Η παρούσα εργασία εξετάζει τη φωτοκαταλυτική απορρύπανση νε-ρού με χρήση μονοστρωματικών υμενίων MoS₂ και WS₂.
Τα υμένια παρασκευάστηκαν πάνω σε υποστρώματα Si/SiO₂ με χημική εναπόθεση ατμών, ενώ η εναπόθεση των πρόδρομων διαλυμάτων πραγματοποιήθηκε με τις μεθόδους spin coating και drop casting. Ως πρότυποι οργανικοί ρύποι χρησιμοποιήθηκαν το Methylene Blue, το Orange G και η φαινόλη, ώστε να αξιολογηθεί η απόδοση της διεργασίας σε ενώσεις με διαφορετικά χημι-κά χαρακτηριστικά. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε αντιδραστήρα ημι-διαλείποντος έργου υπό ακτινοβολία UVA, μελετώντας την επίδραση του φωτοκαταλύτη, του είδους του ρύπου και της συγκέντρωσης του και των πειραματικών συνθηκών. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε χαρα-κτηρισμός των υμενίων με οπτική μικροσκοπία και φασματοσκοπία Raman, ενώ η κινητική της απομάκρυνσης προσεγγίστηκε με μοντέλο ψευδο-πρώτης τάξης.
Τα υμένια WS₂ παρουσίασαν υψηλότερη αρχική φωτοκαταλυτική απόδοση σε σχέση με τα υμένια MoS₂, ενώ τα υμένια MoS₂ εμφάνισαν καλύτερη σταθερότητα κατά την επαναχρησιμο-ποίηση τους. Η σύγκριση φωτοκατάλυσης και φωτόλυσης επιβεβαίωσε ότι τα υμένια συμβάλ-λουν ουσιαστικά στη συνολική απομάκρυνση των οργανικών ρύπων. Η απόδοση απομάκρυνσης ήταν μεγάλη για το Methylene Blue και μικρότερη για τη φαινόλη και το Orange G. Η αύξηση της διαθέσιμης επιφάνειας του καταλύτη και η αύξηση του pH οδήγησαν σε μικρή βελτίωση της α-πομάκρυνσης του ρύπου ενώ η διοχέτευση ατμοσφαιρικού αέρα αύξησε σημαντικά την κινητική της καταλυτικής διάσπασης του ΜΒ. Η ανίχνευση δραστικών ειδών έδειξε ότι ο συνδυασμός WS₂ και ατμοσφαιρικού αέρα ευνοεί την παραγωγή ριζών υδροξυλίου, ενώ δεν παρατηρήθηκε συσ-σώρευση νιτρικών ή νιτρωδών ιόντων κατά τη διάρκεια της διεργασίας. Μετρήσεις του ολικού οργανικού άνθρακα έδειξαν ότι με την φωτοκατάλυση επιτυγχάνεται ~83-95% ανοργανοποίηση της οξειδωμένης φαινόλης ενώ με την φωτόλυση αυτό το ποσοστό είναι ~72%.
Description
Keywords
Φωτοκατάλυση, Καθαρισμός νερού, Οργανικοί ρύποι