Plasma-photocatalytic oxidation process was applied in the decomposition of Triethylamine(TEA) and Methyl ethyl ketone(MEK). Plasma reactor was made entirely of pyrex glass and consists of 24mm inner diameter, 1,800mm length and discharge electrode of 0.4mm stainless steel. And initial concentrations of TEA and MEK for plasma-photocatalytic oxidation are 100 ppm. Odor gas samples were taken by gas-tight syringe from a glass sampling bulb which was located at reactor inlet and outlet, and TEA and MEK were determined by GC-FID. For plasma process, the decomposition efficiency of TEA and MEK were evaluated by varying different flowrates and decomposition efficiency of TEA and MEK increased considerably with decreasing treatment flowrates. For photocatalytic oxidation process, also the decomposition efficiency of TEA and MEK increased considerably with decreasing treatment flowrates. The decomposition efficiency of MEK was 57.8%, 34.2%, 18.8% respectively and the decomposition efficiency of TEA was reached all 100%. This result is higher than that of plasma process only, From this study, the results indicate that plasma-photocatalytic oxidation process is ideal for treatment of TEA and MEK.
Both UV Photolysis and Phtocatalytic Oxidation Processing are an emerging technology for the abatemant of Volatile Organic Compounds (VOCs) in atmospheric -pressure air streams. However, each process has some drawbacks of their own. The former is little known as an application for air pollution treatment, so it has been a rare choice in the field. Therefore we have to do more experiment and study for its application for treatment of VOCs. Although the latter has been used in the industrial fields, it still has a difficulty in decomposing high concentrations of VOCs. To solute these problems, we have been studying simultaneous application of those two technologies. We have studied the effects of background gas composition and gas temperature on the decomposition chemistry. It has shown that concentration of TCE and B.T.X., diameter of reactor, and wavelength of lamp have effects on decomposition efficiency. When using Photolysis Process only, the rates of fractional conversion of each material are found at TCE 79%, Benzene 65%, Toluene 68%, Xylene 76%. In case of Photocatalytic Oxidation Process only, the rates of fractional conversion decreased drastically above 30 ppm. When there two methods were combined, the rates of fractional conversion of each material are enhanced such as TCE 93%, Benzene 75%, Toluene 81%, Xylene 90%. Therefore, we conclude that the combination of Photolysis-Photocatalytic Oxidation process is more efficient than each individual process.
The Electron/Hole Pair is generated when the activation energy produced by ultraviolet ray illuminates to the semiconductor and OH- ion produced by water photocleavage reacts with positive Hole. As a results, OH radical acting as strong oxidant is generated and then Photocatalytic oxidation reaction occurs. The photocatalytic oxidation can oxidate the non-degradable and hazardous organic substances such as pesticides and aromatic materials easier, safer and shorter than conventional water treatment process. So in this study, many factors influencing the oxidation of chlorophenols, such as inorganic electrolytes addition, change of oxygen and nitrogen atmosphere, temperature, pH, oxygen concentration, chlorophenol concentration, were throughly examined. According to the experiments observations, it is founded that the rate of chlorophenol oxidation follows a first-order reaction and the modified Langmuir-Hinshelwood relationship. And the photocatalytic oxidation occurs only when activation energy acting as Electron/Hole generation, oxygen acting as electron acceptor to prevent Electron/Hole recombination, $TiO_2$ powder acting as photocatalyst are present. The effects of variation of dissolved oxygen concentration, temperature and inorganic electrolytes concentration on 2-chlorophenol oxidation are negligible. And the lower the organic concentration, the higher the oxidation efficiency becomes. Therefore, the photocatalytic oxidation is much effective to oxidation of hazardous substances at very low concentration. The oxidation is effective in the range of 0.1 g/L-10 g/L of $TiO_2$. Finally when the ultra-violet ray is illuminated to $TiO_2$, the surface characteristics of $TiO_2$ change and Adsorption/Desorption reaction on $TiO_2$ surface occurs.
This study introduces a method to eliminate formaldehyde and benzene, toluene from indoor air by means of a photocatalytic oxidation reaction. In the method introduced, for the good performance of the reaction, the effect and interactions of the $TiO_2$ catalyst and ultraviolet in photocatalytic degradation on the reaction area, dosages of catalysts, humidity and light should be precisely examined and controled. Experiments has been carried out under various intensities of UV light and initial concentrations of formaldehyde, benzene and toluene to investigate the removal efficiency of the pollutants. Reactors in the experiments consist of an annular type Pyrex glass flow reactor and an 11W germicidal lamp. Results of the experiments showed reduction of formaldehyde, benzene and toluene in ultraviolet $/TiO_2/$ activated carbon processes (photooxidation-photocatalytic oxidation-adsorption processes), from 98% to 90%, from 98% to 93% and from 99% to 97% respectively. Form the results we can get a conclusion that a ultraviolet/Tio2/activated carbon system used in the method introduced is a powerful one for th treatment of formaldehyde, benzene and toluene of indoor spaces.
Andriantsiferana, Caroline;Mohamed, Elham Farouk;Delmas, Henri
Environmental Engineering Research
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제20권2호
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pp.181-189
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2015
A composite material was tested to eliminate phenol in aqueous solution combining adsorption on activated carbon and photocatalysis with $TiO_2$ in two different ways. A first implementation involved a sequential process with a loop reactor. The aim was to reuse this material as adsorbent several times with in situ photocatalytic regeneration. This process alternated a step of adsorption in the dark and a step of photocatalytic oxidation under UV irradiation with or without $H_2O_2$. Without $H_2O_2$, the composite material was poorly regenerated due to the accumulation of phenol and intermediates in the solution and on $TiO_2$ particles. In presence of $H_2O_2$, the regeneration of the composite material was clearly enhanced. After five consecutive adsorption runs, the amount of eliminated phenol was twice the maximum adsorption capacity. The phenol degradation could be described by a pseudo first-order kinetic model where constants were much higher with $H_2O_2$ (about tenfold) due to additional ${\bullet}OH$ radicals. The second implementation was in a continuous process as with a fixed bed reactor where adsorption and photocatalysis occurred simultaneously. The results were promising as a steady state was reached indicating stabilized behavior for both adsorption and photocatalysis.
The effects of ion-doping on $TiO_2$ nanotubes were investigated to obtain the optimal catalyst for the effective decomposition of Rhodamine B (RB) through UV photocatalytic oxidation process. Changing the calcination temperature, which changed the weight fractions of the anatase phase, the average crystallite sizes, the BET surface area, and the energy band gap of the catalyst, affected the photocatalytic activity of the catalyst. The ionic radius, valence state, and configuration of the dopant also affected the photocatalytic activity. The photocatalytic activities of the catalysts on RB removal increased when $Ag^+$, $Al^{3+}$ and $Zn^{2+}$ were doped into the $TiO_2$ nanotubes, whereas such activities decreased as a result of $Mn^{2+}$ or $Ni^{2+}$ doping. In the presence of $Zn^{2+}$-doped $TiO_2$ nanotubes calcined at $550^{\circ}C$, the removal efficiency of RB within 50 min was 98.7%.
본 연구는 기존의 광촉매 산화 기술에서 주로 사용된 자외선램프의 단점을 보완할 수 있는 대체 광원인 자외선 LED를 사용하여 자유 시안을 폐수로부터 제거하는 공정을 평가하고자 수행되었다. 특히 광촉매 산화 공정의 다양한 영향 인자들에 대해 살펴보았다. 연구 결과, 자외선 LED는 기존의 광원인 자외선램프를 대체할 수 있는 적용성을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 LED 개수를 증가할수록 광촉매 산화 반응의 효율은 증가하였으나, 공정의 경제성과 효율성을 동시에 만족시키기 위해서는 최적의 LED의 개수를 선정할 필요가 있다는 것을 확인하였다. 광촉매로 이용된 아나타제(anatase), 루틸(rutile), Degussa P25 등 세 종류의 $TiO_2$ 중 Degussa P25가 가장 높은 성능을 보였으며, 아나타제(anatase)와 루틸(rutile)을 특별한 전처리 과정없이 단순하게 혼합하였을 때는 Degussa P25 만큼의 공정의 효율은 얻지 못했다. 또한 $TiO_2$의 입자 크기가 작을수록 광촉매 산화 반응이 더욱 활발하게 이루어졌다. 그리고 광촉매 산화 반응에 있어 주로 전자 수용체 역할을 수행하는 산소를 주입함으로써 공정의 효율이 증진되는 효과를 얻을 수 있었다.
수질계의 부식산을 화학적 산화처리하기 위한 방법의 하나로 광산화공정을 도입하여 부식산의 특성 변화를 조사하였다. 광산화공정은 UV단독, UV/$TiO_2$ 및 UV/$H_2O_2$ 시스템을 실험하였다. UV 단독 조사시 TOC 제거율은 pH 7-9에서 가장 높았으며, 흡광도는 강알카리성 영역에서 감소율이 향상된 결과를 보였다. 각 시스템별로 처리도를 보면, UV/$TiO_2$ 시스템의 경우 $TiO_2$ 의 농도가 50ppm 일때 TOC 제거와 흡광도 감소의 효율이 높았으며 50ppm 이상을 투입해도 처리율에 변화가 없었다. UV/$H_2O_2$ 시스템에서는 과산화수소의 농도가 20mM이 최적의 주입농도로 조사되었으며, 그 이상 투입할 경우 TOC와 흡광도의 처리율이 저하되었다. 탄산이온을 첨가할 경우, TOC 제거율 및 UV 흡광도의 감소율 모두 감소하며, TOC 제거율이 흡광도 감소율에 비해 상대적으로 더 크게 나타났다.
The Electron/Hole Pair is generated when the Activation Energy produces by Ultraviolet Ray illumination to the Semiconductor. And $OH^-$ ion produces by Water Photo-Cleavage reacts with Positive Hole. As a result, OH Radical acting as strong oxidant is generated and then Photocatalytic Oxidation Reaction occurs. The Photocatalytic Oxidation can oxidize the chlorophenol to Chloride and Carbon Dioxide easier, safer and shorter than conventional Water Treatment Process With the same degree of chlorination, the $Cl^-$ ion at para (C4) position is most easily replaced by the OH radical. And then, the blocking effect of $OH^-$ ion between the $Cl^-$ ions and $Cl^-$ ions at symmetrical location is easily replaced by the OH radical. For mono-, di-, tri-chlorophenols, there is no obvious difference in decomposition rate, decomposition efficiency and completeness of the decomposition reaction except for 2,3-dichloropheno, 2,4,5-, 2,3,4-trichlorophenol. The decomposition efficiency is higher than 75% and completeness of the decomposition reaction is higher than 70%. Therefore, continuous flow photocatalytic reactor is promising process to remove the chlorinated aromatic compounds which is more toxic than non-chlorinated aromatic compound.
In this study, The decomposition of gas-phase Benzene and Toluene, Xylene in air streams by direct UV Photolysis, UV/TiO$_2$ and UV/TiO$_2$/A.C process was studied. The experiments were carried out under various UV light intensities and initial concentrations of B.T.X to investigate and compare the removal efficiency of the pollutant. B.T.X was determined by GC-FID of gas samples taken from the a glass sampling bulb which was located at reactor inlet and outlet by gas-tight syringe. From this study, the results indicate that UV/TiO$_2$/A.C system (photooxidation-photocatalytic oxidation-adsorption process) is ideal for treatment of B.T.X from the small workplace. Although the results needs more verifications, the methodology seems to be reasonable and can be applied for various workplace (laundry, gas station et al.).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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