Szerves szennyezők mineralizációja heterogén fotokatalízissel

Mineralization of organic pollutants by heterogeneous photocatalysis

Abstract

One of the major challenges of environmental protection today is to preserve and improve water quality. Industrial, urban and agricultural effluents contain a wide range of pollutants worldwide, which in many cases are difficult to dispose of by conventional water treatment methods. By heterogeneous photocatalysis processes, organic impurities can be degraded into carbon dioxide, water and mineral salts, i.e. they can be mineralized. In our work, we investigated the degradability of carbamazepine and Topas 100 EC by heterogeneous photocatalysis using UV and visible light. Degussa P25 TiO2 and nitrogen-doped titanium dioxide (N-TiO2) prepared by sol-gel method were used as catalysts. The degradation processes were monitored by liquid chromatographic analysis of the reaction mixtures and measurements of their organic carbon contents. The contaminants in the suspensions containing Degussa P25 TiO2 were mineralized upon UV irradiation. When N-TiO2 and visible light were applied, the efficiency of the degradation process was significantly lower.

Kivonat

A környezetvédelem egyik legnagyobb kihívása ma a vízminőség megőrzése és javítása. Az ipari, városi és mezőgazdasági szennyvizek világszerte sokféle szennyező anyagot tartalmaznak, amelyek sok esetben nehezen kezelhetők a hagyományos víztisztítási módszerekkel. A heterogén fotokatalízis eljárásokkal a szerves szennyeződések széndioxiddá, vízzé és ásványi sókká bomlanak le, azaz mineralizálhatók. Munkánk során a karbamazepin és a Topas 100 EC lebonthatóságát vizsgáltuk heterogén fotokatalízissel, UV és látható fény alkalmazásával. Katalizátorként Degussa P25 TiO2-t és nitrogénnel adalékolt, szol-gél módszerrel előállított katalizátort (N-TiO2) használtunk. A lebomlási folyamatokat a reakcióelegyek folyadékkromatográfiás elemzésével és szerves széntartalmuk mérésével követtük nyomon. A Degussa P25 TiO2 tartalmú szuszpenziók szennyeződései UV besugárzás után mineralizálódtak. N-TiO2 és látható fény alkalmazása esetén a bomlási folyamat hatékonysága lényegesen alacsonyabb volt.

Kocsis Gábor kutatási munkáját az Innovációs és Technológiai Minisztérium Új Nemzeti Kiválósági Programja (ÚNKP-21-2) támogatta. A munkát a Magyar Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal a kétoldalú Magyar-Francia S&T Együttműködési Program keretében támogatja (2019-2.1.11-TÉT-2019-00033).