Stats4U - Liczniki, statystyki na żywo i nie tylko!



Kontakt
an image
Instytut Technologii Chemicznej Nieorganicznej i Inżynierii Środowiska

ul. Pułaskiego 10
70-322  Szczecin,
Polska
NIP: 852-254-50-56

Email: itn@zut.edu.pl

Tel: (+48 91) 449 47 30
Faks: (+48 91) 449 46 86


Tytuł projektu: Badanie fotochemicznego rozkładu benzo[a]pirenu na powierzchni farby fotokatalitycznej i analiza produktów jego rozkładu

Kierownik: dr hab. inż. Beata Tryba, prof. ZUT

Zespół wykonawczy:
prof. Antoni W. Morawski
dr hab. inż. Sylwia Mozia, prof. ZUT
dr hab. inż. Rafał J. Wróbel
mgr inż. Piotr Homa

Pracownicy techniczni i administracyjni:
mgr Marlena Żendelek
mgr inż. Barbara Bay
mgr inż. Krzysztof Puchałowicz
Karol Wolny

Typ projektu: projekt badawczy z zakresu badań podstawowych – OPUS

Źródło finansowania: Narodowe Centrum Nauki

Nr projektu: 2011/01/B/ST5/06289

Okres realizacji: 21.12.2011-20.12.2014

Cel projektu: Celem projektu było przetestowanie aktywności fotokatalitycznej dostępnych na rynku farb fotokatalitycznych, produkowanych przez firmę Pigment (Pyrzyce) w kierunku rozkładu benzo[a]pirenu (BaP) oraz analiza produktów jego rozkładu. Do badań zostały zastosowane farby fotokatalityczne białe do pokryć zewnętrznych (mineralne): DR i FA oraz organiczne do pomieszczeń wewnętrznych: akrylowa farba IN i lateksowa LX. Farby te scharakteryzowano pod względem składu chemicznego, porowatości oraz morfologii powierzchni. Ważnym aspektem projektu była ocena aktywności fotokatalitycznej farb, wpływu składu i struktury farby na szybkość rozkładu BaP, a także wpływ warunków zewnętrznych, tj. temperatura, wilgotność, rodzaj oraz dawka promieniowania. Do celów realizacji projektu zbudowano reaktor fotokatalityczny z możliwością symulacji różnych warunków otoczenia, tj. temperatura oraz wilgotność z wymiennym system naświetlania: lampa UV-Vis lub fluorescencyjna. W ramach projektu opracowano technikę nanoszenia BaP na powierzchnię farby, jego ekstrakcję z powierzchni oraz analizę stężenia. Zastosowano takie metody analityczne jak spektroskopia UV-Vis oraz chromatografia cieczowa HPLC. Do analizy produktów rozkładu BaP zastosowano technikę GC-MS oraz chromatografię cieczową HPLC. W badaniach uwzględniono też testy trwałości farb fotokatalitycznych. W komorze starzeniowej prowadzono proces naświetlania dużą dawką promieniowania i badano zmiany struktury powierzchni farby za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej FE-SEM.

Publikacje i konferencje:
  1. B. Tryba, M. Janus, R. J. Wróbel, J. Przepiórski, J. Grzechulska-Damszel, and A. W. Morawski, Photodegradation of benzo[a]pyrene on the surface of the photocatalytic paints and analysis of the degradation products, J. Adv. Oxid. Techn. , 16 (1) (2013) 151-158.

  2. B. Tryba, P. Homa, R. J. Wróbel, A. W. Morawski, Photocatalytic decomposition of benzo[a]pyrene on the surface of acrylic, latex and mineral paints. Influence of paint composition , Journal of Photochem. and Photobiol. A: Chemistry 286 (2014) 10–15.

  3. P. Homa, B. Tryba, A. W. Morawski, Badania właściwości samooczyszczających farb fotokatalitycznych, Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska, 4, pod. red. T. M. Traczewskiej i B. Kaźmierczaka, wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2014, str. 318-325.

  4. B. Tryba, R. J. Wróbel, P. Homa, A.W. Morawski Fotokatalityczny rozkład benzo[a]pirenu na powierzchni farb fotokatalitycznych, IX Konferencja Technologie bezodpadowe i zagospodarowanie odpadów w przemyśle i rolnictwie , Międzyzdroje, 11 – 14.06.2013 r., str. 339.

  5. B. Tryba, M. Małecki, A. W. Morawski, Photocatalytic decomposition of benzo[a]pyrene on the surface of the photocatalytic paints, 7th European Meeting of Solar Chemistry and Photocatalysis: Environmental Applications, SPEA 7, Book of proceedings, Porto, Portugal, 17-20 June 2012, p. 295-296.

  6. B. Tryba, M. Janus, A. W. Morawski, Photodegradation of benzo[a]pyrene (BaP) on the surface of the photocatalytic paints and analysis of the degradation products, The 17th International Conference on Semiconductor Photocatalysis and Solar Energy Conversion (SPASEC-17), Crowne Plaza Riverfront, Jacksonville, Florida, USA, November 11-15, 2012, p. 187-188.

  7. B. Tryba, P. Homa, S. Mozia, A. W. Morawski, Photodegradation of benzo[a]pyrene on the surface of the photocatalytic paints, 3rd European Symposium on Photocatalysis, September 25-27, 2013, Portoroz, Slovenia, book of abstracts, P3-34.

  8. P. Homa, B. Tryba, Study of the self-cleaning properties of the photocatalytic paints, 3rd European Symposium on Photocatalysis, September 25-27, 2013, Portoroz, Slovenia, book of abstracts, P3-6.

  9. B. Tryba, P. Homa, A. W. Morawski, Influence of potassium on the activity of the photocatalytic paint for decomposition of benzo[a]pyrene, 8th European Meeting on Solar Chemistry and Photocatalysis, Environmental Applications, 25-28 June 2014, Thessaloniki, Greece, PC-3-57, 315.

  10. P. Homa, B. Tryba, R. J. Wróbel, A. W. Morawski, Influence of coating thickness on photodegradation of benzo[a]pyrene using LX photocatalytic paint, 20th International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy, Berlin, Germany, July 27th – August 1st, 2014, p. 152.

  11. P. Homa, B. Tryba, R. J. Wróbel, A. W. Morawski, Badania stabilności farb fotokatalitycznych, II sympozjum „Postępy w badaniach i zastosowaniach fotokatalizatorów na bazie ditlenku tytanu (TiO2-Szczecin 2014)”, Szczecin, 8-9 lipca 2014, str. 40.


Zgłoszenia patentowe:
  1. B. Tryba (50%), P. Homa (10%), R.J. Wróbel (20%), A. W. Morawski (20%), Sposób zwiększenia aktywności fotokatalitycznej farby silikatowej zawierającej anataz, data zgłoszenia: 06.06,2014, nr zgłoszenia: P. 408460.

Główne osiągnięcia projektu:
  1. Wykazano, że farby fotokatalityczne organiczne IN oraz LX wykazują zdecydowanie lepszą fotoaktywność niż farby silikatowe DR oraz FA, przy takim samym udziale aktywnej fazy anatazowej TiO2. oraz pigmentu.

  2. Pomiary kąta zwilżania wykazały, że farby LX oraz IN wykazują większe zmiany hydrofilowości podczas naświetlania promieniowaniem z zakresu UV-Vis niż farby silikatowe DR i FA, co świadczy o ich lepszych zdolnościach samooczyszczających.

  3. Większa hydrofobowość powierzchni farb fotokatalitycznych, otrzymanych na bazie dyspersji akrylowej (IN i LX) sprzyja adsorpcji BaP i przyczynia się do jego efektywniejszej fotodegradacji.

  4. Duża ilość CaCO3 w farbach silikatowych w porównaniu do farb akrylowych przyczynia się do dużej adsorpcji BaP na powierzchni CaCO3, co ogranicza dostęp BaP do fotoaktywnego anatazu i zmniejsza możliwości jego fotodegradacji. Sprawdzono, że chociaż promieniowanie UV wnika głębiej w bardziej porowatą strukturę farb FA i DR, to rozkład zaadsorbowanego na ich powierzchni BaP jest mniejszy. Tworzące się aglomeraty K2SO4 na powierzchni farb DR oraz FA przyczyniają się także do zmniejszenia aktywności fotokatalitycznej tych farb. Sprawdzono, że w wyniku wymycia K2SO4 z powierzchni farb DR oraz FA, osiąga się poprawę aktywności fotokatalitycznej.

  5. Zastosowanie lampy fluorescencyjnej do rozkładu BaP na powierzchni farb fotokatalitycznych jest skuteczne, chociaż szybkość rozkładu BaP jest około 2-3 razy wolniejsza w porównaniu z zastosowaną lampą UV-Vis. Świadczy to jednak o tym, że nawet małe natężenie promieniowania UV w lampach fluorescencyjnych, na poziomie 0,2 W/m2 jest skuteczne w aktywacji TiO2, i można z powodzeniem stosować te lampy w procesach fotokatalitycznych zachodzących na powierzchniach samooczyszczających.

  6. Fotokatalityczny rozkład BaP zaadsorbowanego na powierzchni farb fotokatalitycznych zachodzi wolniej w warunkach zwiększonej wilgotności, w wyniku zwiększonej adsorpcji cząsteczek wody na powierzchni TiO2 i redukcji ilości dziur elektronowych, które mogłyby uczestniczyć w utlenianiu BaP.

  7. Wzrost temperatury otoczenia zwiększa wydajność reakcji fotokatalitycznych, ale wzrost wilgotności względnej działa odwrotnie, dlatego też, aby uzyskać efekt zwiększonej fotodegradacji BaP poprzez wzrost temperatury, nie należy przekraczać poziomu wilgotności względnej około 20%.