Μελέτη ενεργοποιημένων επιφανειών λιγνιτικής τέφρας με τιτανία στην απορρύπανση υγρών αποβλήτων - Βολιώτη, Μαρία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών, 2016)
Η διαχείριση των τεράστιων ποσοτήτων παραπροϊόντων από την καύση λιγνίτη που προκύπτουν ετησίως κατά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας αποτελεί σήμερα ένα σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα. Στην προσπάθεια αναζήτησης διαφόρων χρήσεων της λιγνιτικής τέφρας, μεταξύ άλλων, διερευνάται και η δυνατότητα αξιοποίησής της σε περιβαλλοντικές εφαρμογές, όπως για παράδειγμα ως προσροφητικό υλικό χαμηλού κόστους σε διεργασίες απορρύπανσης. Πιο συγκεκριμένα, λόγω της χημικής της σύστασης και των φυσικών ιδιοτήτων της, η λιγνιτική τέφρα έχει δοκιμαστεί επιτυχώς για την απομάκρυνση διαφόρων ειδών ρύπων (π.χ. βαρέα μέταλλα, οργανικοί ρύποι κ.ά.) από υγρά απόβλητα, αλλά παράλληλα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε εφαρμογές κατάλυσης, δρώντας είτε ως ομογενής ή ετερογενής καταλύτης η ίδια, είτε ως υπόστρωμα καταλύτη, λόγω αυξημένης θερμικής σταθερότητας. Αντικείμενο της συγκεκριμένης μεταπτυχιακής εργασίας αποτελεί η μελέτη και η διερεύνηση της εφαρμογής επιφανειακά ενεργοποιημένων λιγνιτικών τεφρών με διοξείδιο του τιτανίου στην απορρύπανση υγρών αποβλήτων. Το διοξείδιο του τιτανίου αποτελεί τον πλέον μελετημένο και χρησιμοποιούμενο ημιαγωγό καταλύτη στην ετερογενή φωτοκατάλυση, εξαιτίας των πλεονεκτημάτων που επιδεικνύει ως υλικό, όπως είναι η ευκολία παρασκευής του, η σταθερότητά του, η βιολογική και χημική του αδράνεια και το χαμηλό του κόστος. Η εργασία χωρίζεται σε τρία διακριτά μέρη. Το πρώτο μέρος (θεωρητικό μέρος) εξετάζει γενικά στοιχεία για τις λιγνιτικές τέφρες και το διοξείδιο του τιτανίου, τα φυσικοχημικά τους χαρακτηριστικά και τις εφαρμογές τους. Το μέρος αυτό αποσκοπεί, επιπλέον, στην κατανόηση των βασικών αρχών και παραμέτρων της διεργασίας της προσρόφησης και του φαινομένου της ετερογενούς φωτοκατάλυσης. Αντίστοιχα, στο δεύτερο μέρος (πειραματικό μέρος) αρχικά παρατίθενται τα στοιχεία της πρώτης ύλης και η διαδικασία με την οποία έχουν προκύψει ως προϊόντα ενεργοποιημένες λιγνιτικές τέφρες. Έπειτα περιγράφεται η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε για την αξιολόγηση της συμπεριφοράς των δειγμάτων αυτών, η οποία, πιο συγκεκριμένα, περιλαμβάνει φασματοφωτομετρικό έλεγχο της απορρόφησης δύο χρωστικών σε υδατικά τους διαλύματα, συναρτήσει του χρόνου, υπό συνθήκες ορατής ή υπεριώδους ακτινοβολίας. Στη συνέχεια παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα και ακολουθεί η μελέτη της εφαρμογής των αποδοτικότερων δειγμάτων σε πραγματικό βιομηχανικό απόβλητο. Στο τρίτο και τελευταίο μέρος, συνοψίζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν και παρουσιάζονται προοπτικές για περαιτέρω έρευνα. Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων διαπιστώθηκε ότι ο συνδυασμός των λιγνιτικών τεφρών με το διοξείδιο του τιτανίου και η συνεργατική τους δράση ενισχύει το τελικό ενεργοποιημένο υλικό. Ειδικότερα, κατά την πειραματική διαδικασία λαμβάνει χώρα συνδυαστική διεργασία που περιλαμβάνει τα φαινόμενα προσρόφησης και φωτοαποικοδόμησης. Η απόδοση και η αποτελεσματικότητα που επιτυγχάνεται μεταβάλλεται συναρτήσει του ρύπου – στόχου, των συνθηκών ακτινοβόλησης και λοιπών παραμέτρων της εφαρμογής, όπως είναι η τιμή του pH αλλά και άλλοι παράγοντες που στο πλαίσιο βελτιστοποίησης της εφαρμογής απαιτούν περαιτέρω διερεύνηση.