Vai al contenuto pricipale
Oggetto:
Oggetto:

Processi di ossidazione avanzata: fondamenti, applicabilità e controllo (Nuovo Ordinamento DM 270)

Oggetto:

Advanced Oxidation Processes: Fundamentals, Applicability and Monitoring

Oggetto:

Anno accademico 2019/2020

Codice attività didattica
MFN0296
Docenti
Prof. Edmondo Pramauro
Prof. Alessandra Bianco Prevot
Prof. Gabriele Ricchiardi
Corso di studio
Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Laurea Magistrale in Chimica Industriale
Anno
2° anno
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
9
SSD attività didattica
CHIM/01 - chimica analitica
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Lezioni frontali facoltative; laboratorio obbligatorio
Tipologia esame
Scritto ed orale
Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

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. Dovrà sapersi orientare tra le tecniche di analisi per i processi in continuo e valutare criticamente la scelta dell'approccio  in funzione del parametro da controllare .

Oggetto:

Programma

Il corso prevede una prima parte dove verranno trattati aspetti generali del controllo di processo, come base formativa alle applicazioni per i processi di ossidazione avanzata (AOP); successivamente verranno illustrati i fondamenti e le applicazioni di AOP, con particolare attenzione alle applicazioni a sistemi reali.  Controllo dei processi: analisi per iniezione in flusso; principi, strumentazione, trattamento e preconcentrazione on-line del campione. Metodi cinetici di analisi. Analisi elementare organica. Sensori chimici e biochimici (cenni)  per la rilevazione a distanza e l’analisi in continuo; sensori potenziometrici, amperometrici, di conducibilità, ottici. Sensori a stato solido per gas. Sistemi analitici  miniaturizzati; applicazioni cromatografiche ed elettroforetiche. Separazioni cromatografiche, spettroscopia ottica e spettrometria di massa per il controllo di processo. Campionamento per l’analisi on-line.                                                     Applicazione e controllo di processi innovativi di disinquinamento ambientale e di trattamento di reflui. Sistemi solventi tensioattivi per l’estrazione/lavaggio di inquinanti organici da fasi ambientali solide:confronto con tecniche di estrazione esaustiva con solventi. Introduzione ai  processi fotochimici e alle loro possibili applicazioni. Processi fotocatalitici indotti su TiO2; studio delle proprietà elettroniche del materiale e di fenomeni di adsorbimento e degradazione di molecole-modello per via spettrofotometrica. Applicazione di metodi di ossidazione avanzata (AOP) chimici e fotoindotti a percolati e reflui acquosi. 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; monitoraggio del “soil- washing” in  suoli contaminati di siti industriali dismessi; degradazione AOP di inquinanti aromatici presenti in percolati di aree industriali;. trattamento di effluenti da tintoria. Applicazioni su scala della fotocatalisi: 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: a) Processi di estrazione/lavaggio di inquinanti organici presenti in matrici solide con soluzioni micellari: valutazione dell’efficienza. b) 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 . c) Trattamenti di degradazioni fotoassistita (foto-Fenton, fotocatalisi, fotolisi) di inquinanti organici recalcitranti presenti in reflui liquidi reali e simulati, in celle (solarbox) e in reattori anulari da laboratorio, irraggiando con luce UV e/o solare. 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 dell’evoluzione della mineralizzazione (analisi di TOC, IC dei prodotti ionici, analisi GC dei prodotti finali gassosi); iii) identificazione degli intermedi di degradazione transienti (HPLC-MS, GC-MS). Valutazione bioanalitica della tossicità.

The first part of the course will deal with  general aspects of process control as a basis for applications to advanced oxidation processes (AOP). The fundamentals and applications of  AOP will be then discussed, with particular emphasis on real systems. Process control: analysis by flow injection, principles, instrumentation, on-line preconcentration of a sample. Kinetic methods of analysis. Organic elemental analysis. Chemical and biochemical sensors (outline) for the remote analysis; electrochemical and optical sensors. Solid-state sensors for gas. Miniaturized analytical systems: chromatographic and electrophoretic applications. Chromatographic separations, optical spectroscopy and mass spectrometry for process control. Sampling for analysis on-line. Implementation and monitoring of processes of cleaning up the environment and treatment of wastewater. Applications and control of innovative decontamination treatments. Aqueous surfactant solutions for the extraction/washing of organic pollutants from solid samples of environmental concern (soils and sediments); comparison with exhaustive extraction techniques with organic solvents. Introduction to photochemical processes and their possible applications. Photo-induced processes on TiO2; study of electronic properties of materials,  spectrophotometric study of adsorption and degradation of organic model molecules. Application of AOP to waste waters treatment. Analytical control of AOP: analysis of the primary degradation process, identification and evolution of the transient intermediate species, study of the mineralization processes and identification of final products. Evaluation of the wastewater toxicity. Application to real systems: advanced water purification treatments, monitoring of soil-washing in decommissioned industrial sites; degradation of aromatic pollutants present  in leachates of industrial areas;. treatment of effluents from textile industry. Actual applications of photocatalysis: solar plant of Almeria (E); innovative materials for air purification (photocatalytic tiles, cement, asphalt , etc.). The laboratory class will include: a) Processes of extraction/washing of organic pollutants from solid matrices with surfactant micellar solutions: evaluation of the process efficiency. b) study by electronic and vibrational spectroscopies of the electronic characteristics and surface features of TiO2-based fotocatalysts and of the evolution of adsorbed molecular species during the degradation process. c) photoassisted degradation treatments (photo-Fenton, photocatalysis, photolysis) of recalcitrant organic pollutants in real and simulated wastewater, irradiated with UV or solar light. Optimization of  the main operating parameters. Monitoring of the process at its different steps: i) monitoring of the primary degradation (HPLC, UV-vis spectrophotometry), ii) study of the mineralization (TOC analysis, IC product ions, GC analysis of gaseous end products) iii) identification of transient intermediates (HPLC-MS, GC-MS). Biochemical toxicity tests.

Oggetto:

Testi consigliati e bibliografia

Serpone, Nick / Pelizzetti, Ezio, *Photocatalysis, *Fundamentals and Applications,  1989 John Wiley & Son

Oggetto:
Ultimo aggiornamento: 22/07/2013 10:44
Non cliccare qui!