Φωτοκαταλυτική αποικοδόμηση ατμοσφαιρικών ρύπων με χρήση δομικών υλικών εμπλουτισμένων με διοξείδιο του τιτανίου

Abstract

Η ανάγκη για την ανεύρεση μεθόδων περιβαλλοντικής αποκατάστασης έχει αποτελέσει ένα σημαντικό πεδίο έρευνας τις τελευταίες δεκαετίες. Η κατάλυση υπό την επίδραση του φωτός, φωτοκατάλυση, αποτέλεσε και αποτελεί µια από τις σημαντικότερες τεχνολογίες αντιμετώπισης περιβαλλοντικών προβλημάτων. Εκτός από το ευρύ φάσμα εφαρμογών, το σημαντικότερο κριτήριο που καθιστά την φωτοκατάλυση ιδιαίτερα ελκυστική μέθοδο είναι η χαμηλή ενεργειακή απαίτηση µε ταυτόχρονη υψηλή αποτελεσματικότητα. Οι μηχανισμοί φωτοκαταλυτικής δράσης του TiO₂ έχουν εντατικά µελετηθεί σε εργαστηριακή κλίμακα. Υπάρχουν όμως σημαντικά περιθώρια μελέτης υλικών επεξεργασμένα µε TiO₂, τα οποία απαντώνται σε καθημερινές εφαρμογές και δραστηριότητες. Υλικά δόμησης επεξεργασμένα µε TiO₂ μπορούν να οδηγήσουν σε φωτοαποδόµηση ατμοσφαιρικών ρύπων κάτω από προϋποθέσεις. Καθώς τα υλικά αυτά είναι άμεσα εκτεθειμένα σε συνθήκες περιβάλλοντος είναι σημαντική η μελέτη αλληλεπίδρασης του υλικού µε το περιβάλλον. ∆ηλαδή, ο τρόπος που επιδρούν οι περιβαλλοντικές συνθήκες στις ιδιότητές του αλλά παράλληλα και το πως η φωτοκαταλυτική του δράση μπορεί να επηρεάσει τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι στόχοι της παρούσας διατριβής µμπορούν να οροθετηθούν ως εξής: - μελέτη τριών κατηγοριών εμπορικών δοτικών υλικών επεξεργασμένα µε διαφορετικούς τύπους TiO₂ ως προς την δυνατότητα τους να αποδοµούν ατμοσφαιρικούς ρύπους (ΝΟx, Bενζόλιο, Τολουόλιο). – Μελέτη των φωτοκαταλυτικών τους ιδιοτήτων σε περιβαλλοντικούς θαλάμους µε προσομοίωση πραγματικών συνθηκών. - Εφαρμογή αναλυτικών τεχνικών προσδιορισμού αέριων ρύπων καθώς και τεχνικών ανάλυσης επιφανειών µε σκοπό την κατανόηση των μηχανισμών αποδόμησης. – Μελέτη επίδρασης ατμοσφαιρικών συνθηκών (Τ, RH) και αέριων χημικών μειγμάτων στις φωτοκαταλυτικές τους ιδιότητες. – Μελέτη σχηματισμού παραπροϊόντων κατά την διάρκεια της φωτοκαταλυτικής τους δράσης. - Εφαρμογή και μελέτη της φωτοκαταλυτικής συμπεριφοράς επιλεγμένων υλικών σε πραγματικές συνθήκες. - Μελέτη διάρκειας των φωτοκαταλυτικών τους ιδιοτήτων. Πέντε (5) βασικοί άξονες καθορίζουν τη δομή της εργασίας: 1. Βιβλιογραφική ανασκόπηση των μελετών που έχουν πραγματοποιηθεί σχετικά µε την χρήση της φωτοκατάλυσης ως µέσω αποδόμησης ρύπων. 2. Επιλογή των υπό μελέτη δομικών υλικών µε βάση τις προτάσεις ειδικευμένων στο χώρο βιομηχανιών. 3. Εργαστηριακή μελέτη των φωτοκαταλυτικών ιδιοτήτων των υλικών σε περιβαλλοντικούς θαλάμους. 4. Εφαρμογή και μελέτη των φωτοκαταλυτικών ιδιοτήτων σε πραγματική κλίμακα. 5. Μελέτη διατήρησης των φωτοκαταλυτικών ιδιοτήτων (γήρανσης).