A Magyar Hidrológiai Társaság XXIV. Országos Vándorgyűlése (Pécs, 2006. július 5-6.)
2. szekció: A VÍZIKÖZMŰVEK HELYZETE - Szabóné Bárdos Erzsébet, Horváth Ottó, Zsilák Zoltán, Reich Lajos, Pannon Egyetem, Általános és Szervetlen Kémia Tsz, Imre Krisztián, LightTech Lámpatechnológiai Kft.: Felületaktív anyagok fotokatalitikus lebontása szennyvizekben
klórtartalmú anyagokból hidrogén-klorid, a nitrogéntartalmú vegyületekből pedig a bevilágítás idejétől függően ammónia vagy nitrátion képződik. A fotokémiai eljárás előnye, hogy részben napenergiával is működhet a rendszer, aminek következtében nemcsak a költsége, hanem a környezetet terhelő kibocsátások is csökkenthetőek. A foton egyfelől tiszta reagens, másfelől tiszta energia, s a reakció során alkalmazott környezetbarát katalizátor az eljárás végén visszanyerhető, újra felhasználható. A félvezető fotokatalizátornak kémiailag és biológiailag inertnek, fotokatalitikusan aktívnak, könnyen gyárthatónak és nem utolsó sorban olcsónak kell lennie. A félvezetők közül a TiO 2 az, amely leginkább megfelel a fenti követelményeknek, s ezért széleskörűen alkalmazzák. A heterogén fotokémiai rendszerek kulcsfontosságú alkotórészei a kisméretű félvezető részecskék, amelyeket speciális elektronszerkezetük tesz alkalmassá fotokémiai folyamatok katalizálására. Legfőbb jellemzőik a legnagyobb energiájú betöltött sáv, a vegyértéksáv (valence band, VB), a legkisebb energiájú üres sáv, a vezetési sáv (conduction band, CB) és ezek energiaszintjének különbsége, a gerjesztési küszöbenergia (bandgap energy, E BG ) . Ha a félvezető részecske ennél nagyobb energiájú fotont nyel el, akkor a vegyértéksávból elektron kerül a vezetési sávba, miközben a vegyértéksávban pozitív töltésfelesleg, lyuk keletkezik. A félvezető belsejében a két ellentétes töltés egymástól nagyobb távolságra kerül. Az elektronlyuk pár gyors rekombinációja a félvezető belsejében és a félvezető felületén is bekövetkezhet. Ez utóbbi folyamat verseng a felületen lejátszódó elektronátadással. A fotogenerált elektron redukálhat egy, a félvezető felületén adszorbeált, vagy a felülethez közel került elektronakceptor molekulát, a fotogenerált lyuk pedig oxidálhat egy elektrondonor molekulát. A TiO 2 gerjesztését követően lejátszódó folyamatok a következők: A keletkező HO • és O 2 •- erélyes oxidálószerek, a szerves anyagokat megbontják, és teljes mineralizációt eredményeznek. Ugyanakkor a redukáló (elektrondonor) szerves anyagok a katalizátor felületén adszorbeálódva a fotoindukció hatásra képződő pozitív lyuk közvetlen befogásával is oxidálódhatnak. Homogén fotokatalízis [3-5] Az eljárás alapja az, hogy a lebontandó rendszerbe valamilyen kémiai adalékanyagot keverünk, ami közvetlenül vagy közvetve – hidroxilgyökökön keresztül – megindítja a szerves szennyeződés lebomlását. Egy ilyen gyakran használt kémiai adalékanyag pl. a vas(III) valamilyen sója. A vízben oldott Fe(III) fotokémiai tulajdonságai nagymértékben függnek attól, hogy az egyes rendszerekben milyen formában van jelen [6-12], ugyanis a különböző összetételű vegyületek eltérő fotokémiai aktivitást mutathatnak. Mesterségesen előállított, tiszta vízzel 2
