hrvatski

Deaktivacija i regeneracija TiO2 fotokatalizatora

U ovom radu ispitana je deaktivacija TiO2 fotokatalizatora pri fotokatalitičkoj oksidaciji toluena u anularnom reaktoru te mogućnosti regeneracije toplinskom obradom katalizatora pri različitim temperaturama. Korištene su dvije izvedbe fotoreaktora: anularni reaktor bez recirkulacije i reaktor s recirkulacijom. Mjerenja su provedena pri različitim ukupnim protocima reakcijske smjese (41-103 cm3 min-1). Katalizator je nakon provedenih mjerenja i uočene deaktivacije podvrgavan toplinskoj obradi pri različitim temperaturama (od 350 do 450 °C). U jednoj seriji eksperimenata provedena su mjerenja u anularnom reaktoru pri različitim volumnim brzinama recirkulacije (0, 5-2, 5 dm3 min-1). Sva mjerenja provedena su pri sobnoj temperaturi, atmosferskom tlaku, pri početnoj koncentraciji toluena cA, 0 od 2, 68 g m-3 i relativnoj vlažnosti RH od 49%. Korišten je komercijalni TiO2 katalizator (oznake AEROXIDE® P25, Degussa) koji je nanošen na unutrašnju stjenku vanjskog cilindra anularnog reaktora. Nađeno je da konverzija toluena, u reaktoru bez recirkulacije, raste s vremenom izlaganja katalizatora djelovanju UV lampe i postiže maksimalnu vrijednost nakon čega dolazi do naglog smanjenja konverzije koje se pripisuje deaktivaciji katalizatora. Do pada aktivnosti katalizatora dolazilo je uslijed adsorpcije reakcijskih međuprodukata na aktivne centre, što je potvrđeno FT-IR analizom i tekućinskom kromatografijom korištenog (deaktiviranog) katalizatora. Ustanovljeno je da je toplinska obrada TiO2 katalizatora pri izabranim temperaturama uspješna metoda regeneracije katalizatora. Nađeno je da pri danim uvjetima provođenja reakcije u reaktoru s recirkulacijom ne dolazi do smanjenja konverzije toluena, odnosno uočen je vrlo mali pad konverzije. Smanjenje konverzije koje se pripisuje deaktivaciji katalizatora izraženije je u običnom cijevnom reaktoru (bez recirkulacije) zbog manjih brzina strujanja reakcijske smjese preko površine katalizatora dok su u reaktoru s recirkulacijom linearne brzine strujanja znatno veće pa je nakupljanje međuprodukata otežano. U cilju opisivanja fotokatalitičke oksidacije toluena u anularnom fotokatalitičkom reaktoru predložen je odgovarajući jednodimenzijski (1D) matematički model. Za opisivanje brzine reakcije primijenjen je pojednostavljen model za reakciju pseudo-prvog reda. Brzina deaktivacije opisana je jednostavnom eksponencijalnom funkcijom. Kinetička analiza je provedena primjenom izmijenjene diferencijalne metode (ID algoritam). Nađeno je da se predloženi model može pouzdano koristiti za opisivanje rada anularnog fotoreaktora korištenog u promatranom sustavu.

fotokatalitička oksidacija; hlapljivi organski spojevi; TiO2; deaktivacija; regeneracija

nije evidentirano