Photoelectrocatalytic inactivation of pollutants in water solutions

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

PhD thesis (EN)

2008 (EN)
Φωτοηλεκτροκαταλυτική αδρανοποίηση ρύπων σε υδατικά διαλύματα
Photoelectrocatalytic inactivation of pollutants in water solutions

Φιλιππίδης, Νικόλαος Ι.

Ο σκοπός της παρούσας Διατριβής είναι η βελτιστοποίηση και η περαιτέρω ενίσχυση της ετερογενούς φωτοκατάλυσης, με την ταυτόχρονη εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου σε ηλεκτρόδια TiO2, στον καθαρισμό του πόσιμου ύδατος και των υγρών αποβλήτων. Τελικό στόχο αποτελεί η μελέτη και η εύρεση των βέλτιστων συνθηκών λειτουργίας μιας καινοτόμου φωτοηλεκτροχημικής κυψέλης, καθώς και η ανάπτυξη (σε εργαστηριακή κλίμακα) και ο χαρακτηρισμός ενός προτύπου φωτοηλεκτροκαταλυτικού αντιδραστήρα καταστροφής υδατικών ρύπων. Αντικείμενο της έρευνας αποτελεί η χρησιμοποίηση των παραπάνω συστημάτων στην αποικοδόμηση και απενεργοποίηση προτύπων οργανικών ρύπων και βακτηρίων αντίστοιχα που απαντώνται στο νερό. Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων θα παρασκευασθούν θερμικά και μικροσωματιδιακά ηλεκτρόδια με υπόστρωμα Ti διαστάσεων 0.5 x 1 cm τα οποία θα χαρακτηριστούν (ηλεκτροχημικά, XRD, SEM) σε κλασσική ηλεκτροχημική κυψέλη τριών ηλεκτροδίων, ενώ σε τελικό στάδιο θα ακολουθήσει συσχέτιση της βολταμμογραφικής συμπεριφοράς των ηλεκτροδίων με διάφορες παραμέτρους όπως α) η μορφή τουTiO2 του υμενίου (ανατάσης, ρουτίλιο), β) ο χρόνος και η θερμοκρασία θερμικής κατεργασίας των τεμαχιδίων και γ) το πάχος υμενίου του TiO2 στα μικροσωματιδιακά ηλεκτρόδια. Στη συνέχεια θα ακολουθήσει παρασκευή ηλεκτροδίων διαστάσεων 11 x 20 cm για τη διεξαγωγή πειραμάτων ηλεκτροχημικής οξείδωσης, φωτοκατάλυσης και φωτοηλεκτροκατάλυσης, στη πρότυπη φωτοηλεκτροχημική κυψέλη, με σκοπό τη μελέτη της αποτελεσματικότητας του συστήματος στη καταστροφή δύσκολα βιοαποικοδομίσιμων ρύπων καθώς και την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών λειτουργίας του. Τέλος, θα ακολουθήσει η κατασκευή ενός καινοτόμου φωτοηλεκτροκαταλυτικού αντιδραστήρα ο οποίος θα μπορεί να λειτουργήσει τόσο με τεχνητό όσο και ηλιακό φωτισμό και θα γίνει έλεγχος της αποδοτικότητας του συστήματος στην αδρανοποίηση αντιπροσωπευτικών ρύπων που απαντώνται στο πόσιμο νερό και στα υγρά απόβλητα (οργανοχλωριωμένα παράγωγα, φυτοφάρμακα, χρωστικές) σε συνεχή ροή
This study aims at the improvement of the heterogeneous photocatalytic method in cleaning and disinfect potable water and effluent wastewater through the use of different types of TiO2 electrodes and the parallel use of electric field. The use of TiO2 as supported film is advantageous for catalyst separation, but poses surface area and mass transfer limitations. To counterbalance these, the use of a conducting substrate offers the possibility of enhancing the photocatalytic activity of TiO2 overlayer by applying a positive bias on the catalyst in an appropriate electrochemical minimizing recombination with photogenerated holes. The objectives of this study were: a) the synthesis of thermal and particulate TiO2 electrodes under various experimental conditions, b) the morphological and electrochemical/photoelectrochemical characterization of the electrodes and c) the use of the electrodes with the best photoelectrocatalytic properties in electrocatalytic/photocatalytic and photoelectrocatalytic experiments in order to study the effectiveness of the system in the destruction of pollutants which are characterized by great stability in the environment and the disinfection of potable water. Final objective was the construction of a novel photoelectrocatalytic reactor that can work in a recirculation batch mode, under artificial or solar light, for the oxidation of representable pollutants (chlorophenols, pesticides, dyes) in potable water and wastewater. During the photoelectrochemical oxidation a number of parameters were tested (initial concentration of the pollutants and the microorganisms, pH of the solution, applied potential, intensity of the illumination, the influence of the solution's volume and electrodes' type) and proved to be crucial to the efficiency of the above systems. In the long term, the realization of this study's systems can lead to construction of autonomous systems for water cleaning and disinfection through the exploitation of solar energy; these can contribute to the protection of public health in distant areas, settlements, etc. The use of low cost and no toxic catalysts with activated the aid of solar radiation can be beneficial for areas such as Mediterranean countries which are subject to long sunshine periods and lack of water

PhD Thesis / Διδακτορική Διατριβή

Χρωστική, εντομοκτόνο, χλωροφαινόλη
Dye, insecticide, chlorophenol
Φωτοηλεκτροκαταλυτική απολύμανση
Semiconducted electrodes
Water, Purification
Φωτοηλεκτροκαταλυτική οξείδωση
Νερό, Καθαρισμός
Οξειδωτικές μέθοδοι αντιρρύπανσης
Διοξείδιο του τιτανίου
Advanced oxodation processes
Titanium dioxide
Ημιαγώγιμα ηλεκτρόδια
Photoelectrocatalytic oxidation

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)


Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Χημείας

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)