Wielofunkcyjne materiały do usuwania zanieczyszczeń z układów wodnych w zintegrowanym procesie sorpcja – rozkład fotokatalityczny – filtracja
Wariant tytułu
Multifunctional materials for removing contaminants from water systems in an integrated process sorption - photocatalytic degradation - filtration
Autor
Szostak, Krzysztof
Promotor
prof. dr hab. inż. Marcin Banach
Data wydania
2022
Data obrony
30.11.2022
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
sorpcja, rozkład fotokatalityczny, filtracja, nanomateriały, oczyszczanie wody
sorption, photocatalytic degradation, filtration, nanomaterials, water decontamination
Abstrakt
Celem pracy było opracowanie metody wytwarzania porowatych ceramicznych krążków filtracyjnych, przeznaczonych do usuwania zanieczyszczeń ze środowiska wodnego w zintegrowanym procesie sorpcji, rozkładu fotokatalitycznego i filtracji. W pracy przedstawiono sposób wytwarzania porowatych ceramicznych krążków filtracyjnych z materiałów mineralnych pochodzenia naturalnego. Dla wytworzonych filtrów wyznaczono wartości gęstości rzeczywistej, porowatości całkowitej, punktu PZC, odporność korozyjną, parametry sorpcyjne i właściwości filtracyjne. Przeprowadzono symulację procesu spiekania za pomocą analizy termicznej. Otrzymane struktury scharakteryzowano za pomocą technik m.in. XRD, ATR FTIR, SEM EDS, UV-VIS, micro-CT. Zbadano właściwości fotokatalityczne zmodyfikowanych krążków ceramicznych w stosunku do dwóch organicznych barwników modelowych w świetle UV oraz widzialnym. Uzyskane krążki ceramiczne charakteryzują się wysoką porowatością i odpornością chemiczną. Przeprowadzony proces spiekania skutkuje otrzymaniem skomplikowanych struktur tlenkowych. Otrzymane ceramiczne krążki wykazują wysoką efektywność i selektywność w filtracji modelowych kationów metali ciężkich z roztworów wodnych. Opracowano skuteczną metodę modyfikacji powierzchniowej za pomocą nanometrycznego układu ZnO-Bi2O3. Przeprowadzony proces modyfikacji nadaje otrzymanym ceramicznym materiałom efektywne, stabilne i powtarzalne właściwości fotokatalityczne w świetle UV i widzialnym i wykazują one działanie antymikrobiologiczne w stosunku do bakterii Gram+ i Gram- oraz grzybów.
The purpose of this study was to develop a method for the manufacture of porous ceramic filter discs for the removal of pollutants from the aquatic environment by an integrated process of sorption, photocatalytic decomposition and filtration. The paper presents a method for producing porous ceramic filter discs from mineral materials of natural origin. The values of true density, total porosity, PZC point, corrosion resistance, sorption parameters and filtration properties were determined for the fabricated filters. The sintering process was simulated using thermal analysis. The obtained structures were characterized by techniques including XRD, ATR FTIR, SEM-EDS, UV-VIS, micro-CT. The photocatalytic properties of the modified ceramic disks were investigated against two organic model dyes under UV and visible light. The obtained ceramic discs are characterized by high porosity and chemical resistance. The sintering process carried out results in obtaining complex oxide structures. The obtained ceramic disks show high efficiency and selectivity in filtration of model heavy metal cations from aqueous solutions. An effective surface modification method was developed using a nanometric ZnO-Bi2O3 system. The modification process carried out gives the obtained ceramic materials effective, stable and reproducible photocatalytic properties under UV and visible light, and they exhibit antimicrobial activity against Gram+ and Gram- bacteria and fungi.
