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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

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Anno accademico 2020/2021

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

Preparazione della tesi nel settore

Thesis preparation in the AOP field
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Sommario insegnamento

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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.

upload_coronavirus.pngDIDATTICA ALTERNATIVA: Obiettivi formativi invariati

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.

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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.

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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.

upload_coronavirus4.pngDIDATTICA 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.
Il materiale didattico è pubblicato su Campusnet e sulla piattaforma Moodle come lezioni sincrone registrate,  supportate da materiale illustrativo in formato presentazione powerpoint o pdf, materiale bibliografico fornito via posta elettronica o su piattaforma Moodle.

Le attività in laboratorio saranno sostituite dalla stesura e preparazione di una presentazione (powerpoint) sulla base di dati scientifici presenti in letteratura forniti dal docente ed eventualmente integrati da una ricerca bibliografica dello studente. 

Sono previsti incontri periodici con gli studenti durante il corso tramite meeting Webex, mentre la comunicazione con gli studenti avverrà per email per domande di carattere personale.

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.

upload_coronavirus4.pngREMOTE

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.

The teaching material is available on Campusnet as handouts and on the Moodle platform as asynchronous (recorded) lessons, supported by illustrative material in powerpoint or pdf presentation format, bibliographic material provided via e-mail or on the Moodle platform.

Laboratory activities will be replaced by the preparation of a presentation (powerpoint) on the basis of scientific data present in the literature provided by teachers and eventually integrated by a student's bibliographic research.

Periodic meetings are scheduled with students during the course through Webex meetings. Communication with students will take place by email for personal questions.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale su piattaforma Webex.

upload_coronavirus3.pngDIDATTICA ALTERNATIVA

Esame orale su piattaforma Webex. Prima di sostenere l’esame gli studenti dovranno consegnare via mail o mediante piattaforma Moodle un elaborato in formato presentazione powerpoint del materiale bibliografico fornito in sostituzione delle esercitazioni di laboratorio ed esporre i principali risultati in sede di esame.

Oral exam

upload_coronavirus3.pngREMOTE EXAMINATIONS

Oral exam on the Webex platform. Before the exam, students have to deliver via e-mail or via the Moodle platform a powerpoint presentation concernig the bibliographic material provided in place of laboratory exercises and present the main results during the examination.

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Attività di supporto

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

upload_coronavirus3.pngDIDATTICA ALTERNATIVA

In caso di permanenza della emergenza sanitaria dovuta al COVID-19, le attività in laboratorio saranno sostituite dalla stesura e preparazione di una presentazione (powerpoint) sulla base di dati scientifici presenti in letteratura forniti dal docente ed eventualmente integrati da una ricerca bibliografica dello studente. Il docente sarà a disposizione degli studenti mediante mail o incontri su piattaforma Webex per eventuali chiarimenti e suggerimenti inerenti la preparazione della presentazione.

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

upload_coronavirus3.pngREMOTE

In case of persistence of the health emergency due to COVID-19, Laboratory activities will be replaced by the preparation of a presentation (powerpoint) on the basis of scientific data present in the literature provided by teachers and eventually integrated by a student's bibliographic research.

The teacher will be available to students via email or meetings on the Webex platform for any clarifications and suggestions regarding the preparation of the presentation.

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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).

upload_coronavirus2.pngDIDATTICA ALTERNATIVA

Nel caso permangano le restrizioni alle attività in presenza dovute all'attuale emergenza sanitaria, le esercitazioni in laboratorio saranno sostituite dalla stesura di una presentazione in formato powerpoint che analizzi in modo critico i dati scientifici inerenti l’applicazione e l’ottimizzazione dei processi di ossidazione avanzata presenti in letteratura, attingendo da articoli di riviste scientifiche/materiale bibliografico forniti dal docente ed eventualmente integrati da una ricerca bibliografica dello studente. Il docente sarà a disposizione degli studenti mediante mail o incontri su piattaforma Webex per eventuali chiarimenti e suggerimenti inerenti la preparazione della presentazione.

 

  • 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).

upload_coronavirus2.pngREMOTE

In case of persistence of the health emergency due to COVID-19, laboratory activities will be replaced by the preparation of a presentation (powerpoint) that critically analyzes the scientific data concerning the application and optimization of advanced oxidation processes present in the literature, drawing from articles of scientific journals / bibliographic material provided by teachers and eventually integrated by a student's bibliographic research. The teacher will be available to students via email or meetings on the Webex platform for any clarifications and suggestions regarding the preparation of the presentation.

Testi consigliati e bibliografia

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-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

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Ultimo aggiornamento: 11/03/2021 06:35
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