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Oggetto:
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PROCESSI DI OSSIDAZIONE AVANZATA CON LUCE SOLARE: FONDAMENTI E APPLICAZIONI AMBIENTALI

Oggetto:

Advanced OXIDATION PROCESSES WITH SUNLIGHT: FUNDAMENTALS AND APPLICATIONS ENVIRONMENTAL

Oggetto:

Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
MFN1519
Docenti
Prof. Giuseppe Spoto (Titolare del corso)
Prof. Gabriele Ricchiardi (Titolare del corso)
Prof. Debora Fabbri (Titolare del corso)
Dr. Matteo Signorile (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Anno
2° anno
Periodo
Da definire
Tipologia
A scelta dello studente
Crediti/Valenza
4
SSD attività didattica
CHIM/01 - chimica analitica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni frontali facoltative; laboratorio obbligatorio
Tipologia esame
Orale
Propedeutico a

Preparazione della tesi nel settore

Thesis preparation in the AOP field
Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Obiettivi formativi

Lo studente dovrà aver acquisito i fondamenti teorici ed applicativi dei processi di ossidazione avanzata ed essere in grado di progettare, eseguire e valutare i risultati di esperimenti in questo settore.

The student must have acquired the theoretical foundations and application of advanced oxidation processes and be able to design, execute and evaluate the results of experiments in this area.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

L'insegnamento intende fornire agli studenti le conoscenze necessarie per eseguire attività legate alla progettazione e gestione di un processo di ossidazione avanzata, ottimizzando i parametri sperimentali. La formazione del corso di laurea magistrale in Chimica Industriale sarà quindi arricchita dalle seguenti competenze.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

  • descrivere i fondamenti teorici dei principali processi di ossidazione avanzata;
  • conoscere i parametri sperimentali che influenzano le prestazioni dei diversi processi ed il loro effetto.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Gli studenti saranno in grado di scegliere i parametri sperimentali dei principali processi di ossidazione avanzata.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO

  • conoscere i criteri per la valutazione di efficienza di un processo di ossidazione avanzata;
  • elaborare i dati sperimentali ottenuti in laboratorio in modo coerente rispetto ai modelli teorici o, nel caso permangano le restrizioni alle attività in presenza dovute all'attuale emergenza sanitaria, i dati ricavati dalla letteratura scientifica e discuterli in modo critico.

ABILITÀ COMUNICATIVE

  • preparare una presentazione che sintetizzi l'attività svolta nelle esercitazioni di laboratori oppure che, nel caso permangano le restrizioni alle attività in presenza dovute all'attuale emergenza sanitaria, sintetizzi e analizzi in modo critico i dati disponibili in letteratura riguardanti l’applicazione dei processi di ossidazione avanzata;
  • saper discutere la presentazione con linguaggio scientifico appropriato.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO

Gli studenti saranno in grado di proseguire il loro percorso formativo in corsi di dottorato o master nel settore chimico-industriale relativamente ai principali processo ossidativi.

 

The course aims to provide students with the knowledge necessary to perform activities related to the design and management of an advanced oxidation process, optimizing the experimental parameters. The training of the master's degree course in Industrial Chemistry will therefore be enriched by the following skills:

KNOWLEDGE AND CAPACITY OF COMPREHENSION

  • describe the theoretical fundamentals of the main processes of advanced oxidation;
  • know the experimental parameters that influence the performance of the different processes and their effect.

CAPACITY TO APPLY KNOWLEDGE AND COMPREHENSION

Students will be able to choose the experimental parameters of the main advanced oxidation processes.

 AUTONOMY OF JUDGMENT

  • know the criteria for evaluating the efficiency of an advanced oxidation process;
  • elaborate the experimental data obtained in the laboratory in a coherent way compared to the theoretical models or, in case of persistence of the health emergency due to COVID-19, the data from the scientific literature and discuss them critically.

COMMUNICATIVE SKILLS

  • prepare a presentation that summarizes the activities carried out in the laboratory activities or, in case of persistence of the health emergency due to COVID-19, synthesizes and critically analyzes the data available in the literature concerning the application of advanced oxidation processes;
  • know how to discuss the presentation with appropriate scientific language.

LEARNING ABILITY

Students will be able to continue their training in doctoral or master courses focused on the main advanced oxidation processes.

Oggetto:

Programma

  • Aspetti generali del controllo di processo, come base formativa alle applicazioni per i processi di ossidazione avanzata (AOP);
  • Fondamenti ed applicazioni di AOP, con particolare attenzione ai processi Fenton e foto-Fenton ed alla fotocatalisi eterogenea;
  • Processi fotocatalitici indotti su TiO2; studio delle proprietà elettroniche del materiale e di fenomeni di adsorbimento e degradazione di molecole-modello per via spettrofotometrica;
  • Controllo analitico di AOP: analisi del processo primario di abbattimento; identificazione ed evoluzione delle specie intermedie transienti; studio dei processi di mineralizzazione e della natura dei prodotti finali. Valutazione della tossicità dei reflui;
  • Applicazione a sistemi reali: trattamenti avanzati di potabilizzazione delle acque; degradazione AOP di inquinanti organici presenti in acque reflue industriali;
  • Applicazioni di fotocatalisi e processi foto-Fenton in impianti con luce solare: presentazione dell'impianto solare UE di Almeria (E);
  • Materiali innovativi per la depurazione dell'aria (piastrelle, cementi ed asfalti fotocatalitici, ecc.).

Le esercitazioni sperimentali verteranno su:

  • Studio con spettroscopia elettronica e vibrazionale delle caratteristiche elettroniche e di superficie di fotocatalizzatori a base TiO2 e della evoluzione di specie molecolari adsorbite durante il processo di degradazione;
  • Trattamenti di degradazioni fotoassistita (foto-Fenton, fotocatalisi, fotolisi) di inquinanti organici recalcitranti presenti in reflui liquidi reali e simulati, irraggiando con luce solare simulata;
  • Ottimizzazione dei principali parametri operativi. Analisi dei vari stadi dei trattamenti mediante: i) monitoraggio del processo primario di abbattimento (HPLC, spettrofotometria UV-vis), ii) studio della mineralizzazione (analisi di TOC, IC dei prodotti ionici).

 

  • General aspects of process control as a basis for applications to advanced oxidation processes (AOP);
  • Fundamentals and applications of AOP, with particular emphasis on Fenton, photo-Fenton and heterogenerous photocatalysis;
  • Photocatalytic processes induced on TiO2; study of the electronic properties of the material and of adsorption phenomena and analysisi of the degradation of target molecules by spectrophotometric route;
  • Analytical control of AOP: analysis of the primary abatement process; identification and evolution of transient intermediate species;
  • Study of mineralization processes and the nature of the final products. Evaluation of wastewater toxicity;
  • Application to real systems: advanced water purification treatments; AOP degradation of organic pollutants in industrial wastewater.
  • Photocatalysis and photo-Fenton processes in solar systems: presentation of the solar system EU of Almeria (E).
  • Innovative materials for air purification (tiles, cements and photocatalytic asphalts, etc.).


The experimental experiments will focus on:

  • Study with electronic and vibrational spectroscopy of the electronic and surface characteristics of photocatalysts based on TiO2 and the evolution of molecular species adsorbed during the degradation process;
  • Photo-assisted degradation treatment (photo-Fenton, photocatalysis, photolysis) of recalcitrant organic pollutants present in real and simulated liquid effluents, irradiating with simulated sunlight;
  • Optimization of the main operating parameters. Analysis of the various stages of treatments by: i) monitoring of the primary abatement process (HPLC, UV-vis spectrophotometry), ii) study of mineralization (TOC analysis, IC of ionic products).

 

Oggetto:

Modalità di insegnamento

La metodologia didattica consiste in lezioni frontali (CFU 2,5; N. ore 20) e in attività di laboratorio (CFU 1,5; N. ore 24). La partecipazione alle lezioni è facoltativa ma consigliata, mentre si richiede la partecipazione obbligatoria al laboratorio. 

La didattica dell'insegnamento viene erogata in presenza con la diretta streaming senza registrazione ed il materiale didattico utilizzato durante le lezioni è pubblicato su Campusnet e sulla piattaforma Moodle in formato presentazione powerpoint o pdf.

DIDATTICA ALTERNATIVA

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. 

In caso di permanenza della emergenza sanitaria dovuta al COVID-19, le lezioni del corso saranno erogate a distanza in modalità sincrona senza registrazione. Le attività di laboratorio saranno svolte il più possibile in presenza. Informazioni inerenti il calendario e la modalità di erogazione del corso verranno comunicate attraverso la relativa pagina Moodle dell’insegnamento.

La comunicazione con gli studenti avverrà tramite e-mail per richieste specifiche.

Il link per accedere alla stanza WebEx per le lezioni del modulo tenuto dalla prof.ssa Fabbri è il seguente: https://unito.webex.com/meet/debora.fabbri

 

The teaching method consists of lectures (2.5 CFU; 20 Hours) and in laboratory practice (1.5 CFU; 24 Hours). The participation to the lectures is optional but strongly recommended, while the participation to the laboratory is mandatory. 

The teaching of course is delivered in person with live streaming without recording and the teaching material is available on Campusnet as handouts and on the Moodle platform as powerpoint or pdf presentation format.

ALTERNATIVE TEACHING

The way the teaching activity is carried out may vary according to the limitations imposed by the current health crisis.

In case of persistence of the health emergency due to COVID-19, the lessons of the course will be delivered remotely in synchronous mode without recording. The laboratory activities will be carried out as much as possible in presence. Information regarding the calendar and the method of delivery of the course will be communicated through the corresponding Moodle page of the course.

Communication with students will take place by email for personal questions.

The link to access to the personal Webex classroom for the lessons of prof. Fabbri is https://unito.webex.com/meet/debora.fabbri

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale.

Prima di sostenere l’esame gli studenti dovranno redigere e consegnare via mail o mediante piattaforma Moodle un elaborato in formato presentazione powerpoint relativo alle esperienze svolte in laboratorio. Tale elaborato dovrà essere utilizzato dagli studenti per discutere ed esporre i principali risultati ottenuti durante le esercitazioni di laboratorio in sede di esame.

upload_coronavirus3.pngDIDATTICA ALTERNATIVA

Esame orale su piattaforma Webex

Oral exam.

Before the exam, the students have to prepare and deliver by email or via the Moodle platform a powerpoint presentation concerning the experiences carried out in the laboratory. This presentation must be used by the students during the examination to discuss and present the main results obtained during the laboratory activities.

upload_coronavirus3.pngREMOTE EXAMINATIONS

Oral exam on the Webex platform. 

Oggetto:

Attività di supporto

Laboratorio sperimentale di sintesi e caratterizzazione di fotocatalizzatori, con varie tecniche analitiche.

Experimental laboratory for the synthesis and characterization of a photocatalyst, employing different analytical techniques.

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

-Serpone, Nick / Pelizzetti, Ezio, *Photocatalysis, *Fundamentals and Applications, 1989 John Wiley & Son,
-materiale online sulla pagina web del corso

-Serpone, Nick / Pelizzetti, Ezio, *Photocatalysis, *Fundamentals and Applications, 1989 John Wiley & Son
-Files available online on the course webpage



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Note

Frequenza obbligatoria per il laboratorio e consigliata per la teoria

 

Attendance: required for the laboratory and recommended for the theory

Registrazione
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    Ultimo aggiornamento: 09/09/2021 09:33
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