Processi fotocatalitici: valutazione delle prestazioni dei vari reattori e materiali

Il crescente livello di inquinamento nel mondo rappresenta un problema su cui è stata posta particolare attenzione negli ultimi decenni indirizzando così la ricerca verso l’impiego di tecnologie sostenibili ed efficienti per la purificazione dell’aria e dell’acqua. Una tecnologia emergente, che si sta dimostrando molto efficace, è quella dell’ossidazione fotocatalitica. Questa tecnica utilizza come fotocatalizzatori dei materiali semiconduttori, quali il biossido di titanio. L’ossido di titanio sembra essere il fotocatalizzatore ideale se irradiato da radiazioni in campo UV e per questo è stato impiegato anche nella mia attività sperimentale. Il lavoro svolto è stato focalizzato essenzialmente sullo studio della cinetica di degradazione fotocatalitica dell’acido formico. Le prove sperimentali condotte in laboratorio hanno riguardato substrati organici che degradano direttamente senza intermedi di reazione, come l’acido formico. A tal fine è stato impiegato un apparato sperimentale funzionante in batch. I campioni prelevati a periodi regolari sono stati analizzati ad un misuratore di Carbonio Organico Totale (TOC). Per l’attivazione del processo fotocatalitico sono state utilizzate due sorgenti luminose differenti installate in due reattori con diversa geometria: il reattore piano illuminato con tecnologia LED e il reattore anulare illuminato con lampada fluorescente. I dati sperimentali (concentrazione dell’acido formico in funzione del tempo) sono stati oggetto di analisi cinetica. È stato usato a tal fine il metodo integrale di analisi cinetica assumendo due diversi modelli, a cui corrispondono due diverse equazioni cinetiche: un’equazione cinetica ad un solo parametro di “tipo” quadratico di Minero e un’equazione cinetica a due parametri del tipo Langmuir Hinshelwood. La regressione dei dati sperimentali è risultata molto soddisfacente e piuttosto simile per entrambi i modelli. Un’importante conclusione è che la degradazione fotocatalitica di soluzioni acquose di acido formico pare consentire di usare il modello quadratico per attuare delle “misure attinometriche” dell’energia radiante assorbita nel reattore.