78650 - LABORATORY OF PHOTOCATALYSIS

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

At the end of the course the student has knowledge about the fundamentals of photocatalytic reaction and design of photocatalytic processes and the about use of materials suitable for the photocatalytic application in environmental protection.

Contenuti

Prerequisiti/Propedeuticità consigliate

L’allievo che accede a questo insegnamento conosce e sa utilizzare i concetti ed i metodi propri della reattoristica chimica.

Inoltre padroneggia l'utilizzo di tabelle elettroniche per calcoli e grafici.

Tutte le lezioni saranno tenute in Inglese. È quindi necessaria la comprensione della lingua inglese per seguire con profitto il corso e per poter utilizzare il materiale didattico fornito.

Basics of photocatalysis:

Definizione di fotocatalisi. La fotocatalisi come "Tecnologia avanzata di ossidazione".

Cinetica: velocità di reazione e relativi parametri. ll concetto di "reattore fotodifferenziale" e sua utilità nell'analisi cinetica.

Reattori con fotocatalizzatore in sospensione od immobilizzato: confronto in termini di vantaggi e svantaggi. Cenni sulla tecnica di deposizione dei film di fotocatalizzatore.

Illuminazione artificiale o naturale. Lunghezze d'onda funzionali all'attivazione della reazione.

Trasporto di energia raggiante e relativa equazione di bilancio. Cenni sui metodi di soluzione dell'equazione di bilancio. 

Il progetto di un reattore fotocatalitico: importanza dello spessore ottico. Spessore ottico ottimale per un film fotocatalitico. Rese ed efficienze di un reattore fotocatalitico.

Utilizzo della fotocatalisi per la detossificazione: fotocatalisi in effluenti acquosi. Utilizzo passivo di materiali funzionalizzati per avere attività fotocatalitica.

Materiali fotocatalitici autopulenti. 

Processi integrati: Intensificazione di processograzie  all'accoppiamento della fotocatalisi con processi di separazione a membrana od altri processi avanzati di ossidazione.

 

Esperienze di laboratorio:

  1. Esperimenti:

    1. Analisi cinetica con un reattore fotocatalitico differenziale con polveri fotocatalitiche in sospensione.

    2. Deposizione di film fotocatalitici con il metodo sol-gel.

    3. Sintesi fotocatalitica di vanillina.

    4. Un semplice test per verificare l'attività fotocatalitica di materiali funzionalizzati.

    5. Intensificazione di processo nella ozonizzazione fotocatalitica.

  2. 2. Modelli matematici:
    1. Soluzione dell'equazione di bilancio di energia raggiante al fine di ottenere la distribuzione della velocità di assorbimento dei fotoni.

    2. Soluzione dell'equazione di bilancio di materia in un reattore fotocatalitico.

Testi/Bibliografia

A. Fujishima, K. Hashimoto and T. Watanabe, TiO2 Photocatalysis. Fundamentals and Applications, BKC inc. 1999.

V. Augugliaro, V. Loddo, M. Pagliaro, G. Palmisano and L. Palmisano, Clean by Light Irradiation. Practical Applications of Supported TiO2, RSC Publishing 2010.

H. De Lasa, B. Serrano and M. Salaices, Photocatalytic Reaction Engineering, Springer 2005.

Metodi didattici

Disponibilità di presentazioni power point degli argomenti trattati.

Programmi di simulazione.

Esercitazioni sul progetto e l'analisi di reattori fotocatalitici.

Analisi di casi esemplificativi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Due relazioni scritte su argomenti trattati nel corso e nelle esercitazioni. Di queste una sarà a scelta dello studente ed una assegnata dal docente. Tali relazioni dovranno essere presentate dallo studente in un intervento della durata di circa 10 minuti.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazioni power point.

Utilizzo di modelli matematici su personal computer per la simulazione di processi fotocatalitici.

Analisi cinetica in laboratorio per la valutazione dei parametri cinetici per una reazione fotocatalitica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giovanni Camera Roda