Čištění vody impulsním koronovým výbojem v kombinaci s TiO2 fotokatalýzou
ID projektu:ME 541
Poskytovatel:Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Období:01.09.2002 - 31.12.2004
Příjemce -- koordinátor:Advanced Technology Group, s.r.o. -- Ing. František Peterka, Ph.D.
Spolupříjemce / hl. řešitel(é):Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i., Praha -- Ing. Petr Lukeš, PhD.
Spoluřešitelé z ÚFPP. Šunka

Cíle projektu: Impulsní korónové výboje iniciují ve vodě řadu fyzikálních a chemických procesů, které se mohou současně uplatňovat při oxidaci organických látek. Vedle produkce chemicky aktivních částic (zejména OH, H, O radikálu a H2O2) tyto procesy dále zahrnují působení elektrického pole, ultrafialového záření a rázových vln. Určujícím mechanismem chemické aktivity výboje je oxidace hydroxylovými radikály přímo produkovaných výbojem. Účinnost procesu degradace výbojem může být výrazně zvýšena přídavkem železnatých iontů do roztoku v důsledku katalytického rozkladu H2O2 produkovaného výbojem za tvorby dalších OH radikálů. Nicméně nevýhodou tohoto způsobu je nutnost následného odstranění přidaného železa do roztoku. Cílem předkládaného projektu je kombinace impulsního korónového výboje a TiO2 fotokatalýzy. Na základe současných znalostí procesu v impulsním korónovém výboji, především významné tvorby peroxidu vodíku výbojem a vzrůstající intenzity ultrafialového záření generovaného výbojem se vzrůstající vodivostí vodného roztoku, v němž je iniciován výboj, očekáváme zvýšení chemické aktivity výboje tvorbou dalších hydroxylových radikálů na povrchu elektrody pokryté fotoaktivní vrstvou TiO2 v roztocích vyšších vodivostí.Při řešení projektu bude ve spolupráci s japonským partnerem vyvinuta technologie vedoucí k přípravě elektrody s nanesenou fotoaktivní vrstvou TiO2 a budou zkoumány fyzikální parametry výboje a jeho chemické vlivy ve vodném roztoku. Předpokládáme, že poznatky získané při řešení projektu pomohou optimalizovat podmínky pro čištění vody pomocí impulsních elektrických výbojů.

Dosažené výsledky: V přítomnosti fotokatalytického oxidu titaničitého je možné dosáhnout vyšší účinnosti chemické aktivity pulzního koronového výboje ve vodě, což bylo prokázáno na větší míře odstranění fenolu a kyselině šťavelové z roztoku výbojem v kombinaci s TiO2. Pozitivní vliv TiO2 je důsledkem fotokatalýzy iniciované na jeho povrchu ultrafialovým zářením emitovaným výbojem. Účinek TiO2 fotokatalýzy v prostředí výboje vzrůstá se zvyšujícím se elektrickým pulzním výkonem výboje, který významně závisí na konduktivitě roztoku.

Související výsledky:

Lukeš P., Člupek M., Šunka P., Peterka F., Sano T., Negishi N., Matsuzawa S., Takeuchi K.: Degradation of phenol by underwater pulsed corona discharge in combination with TiO2 photocatalysis. Research on Chemical Intermediates 31 [4-6] (2005) 285-294.
[NIMS International Conference on Photocatalysis: Fundamentals and Applications/2nd./. Shonan Village Center, Hayama, Kanagawa, Japonsko, 01.02.2004-03.02.2005]

Lukeš P., Člupek M., Šunka P., Peterka F., Sano T., Negishi N., Matsuzawa S., Takeuchi K.: Water treatment by non-thermal plasma in combination with TiO2 photocatalysis. Photocatalysis 10 [12] (2003) 196-197.
[Symposium on Recent Advances in Photocatalysis/10th./. Tokyo, 10.12.2003]

Peterka F., Jirkovský J., Kavan L., Šubrt J., Štengl V., Balek V., Lukeš P., Krýsa J.: Czech contribution to Japanese-European cooperation on the TiO2 photocatalytic application field. Photocatalysis 10 [12] (2003) 228-229.
[Symposium on Recent Advanced in Photocatalysis/10th./. Tokyo, 10.12.2003]

Peterka F., Kavan L., Balek V., Šubrt J., Štengl V., Lukeš P., Krýsa J., Jirkovský J.: Methods and problems of testing TiO2 photocatalytic products and standardization. Photocatalysis 9 [12] (2002) 194-195.
[Symposium on Recent Advances in Photocatalysis /9./. Tokio, 02.12.2002]

Lukeš P., Člupek M., Šunka P., Peterka F., Sano T., Negishi N., Matsuzawa S., Takeuchi K.: Degradation of phenol by underwater pulsed corona discharge in combination with TiO2 photocatalysis. 2nd NIMS International Conference on Photocatalysis: Fundamentals and Applications-Abstracts. Kanawaga : Shonan Village Center, Hayama, Kanawaga, 2004. s. 103-103.
[NIMS International Conference on Photocatalysis:Fundamentals and Applications/2nd./. Shonan Village Center, Hayama, Kanawaga (JP), 01.02.2004-03.02.2004]

Lukeš P., Člupek M., Šunka P., Peterka F., Sano T., Negishi N., Matsuzawa S., Takeuchi K.: Degradation of phenol by pulsed corona discharge in combination with TiO2 photocatalysis. Proceedings of 3rd European Meeting on Solar Chemistry and Photocatalysis: Environmental Applications. Barcelona, 2004. s. 301-302.
[European Meeting on Solar Chemistry and Photocatalysis:Enviromental Applications/3rd./. Barcelona (ES), 30.06.2004-02.07.2004]

Peterka F., Jirkovský J., Kavan L., Šubrt J., Štengl V., Balek V., Lukeš P., Krýsa J.: Standardization of testing methods on TiO2 photocatalytic application field. : Proceedings of 3rd European Meeting on Solar Chemistry and Photocatalysis: Environmental Applications. Barcelona : Univeritat Barcelona, 2004. s. 311-312.
[European Meeting on Solar Chemistry and Photocatalysis:Enviromental Applications/3rd./. Barcelona (ES), 30.06.2004-02.07.2004]

Lukeš P., Člupek M., Šunka P., Babický V., Janda V.: Generation of UV light by pulsed corona discharge in water. The Eighth International Conference on Advanced Oxidation Technologies for Water and Remediation-Abstracts. Toronto, 2002. s. 81-81.
[The Eighth International Conference on Advanced Oxidation Technologies for Water and Air Remediation. Toronto, Ontario (CA), 17.11.2002-21.11.2002]