CEL PROJEKTU

Celem projektu jest zbadanie procesu fotokatalitycznej konwersji siloksanów (zarówno liniowych, jak i cyklicznych) w fazie wodnej, z wykorzystaniem ditlenku tytanu jako fotokatalizatora. 

FINANSOWANIE PROJEKTU

Projekt finansowany jest przez Narodowe Centrum Nauki, w ramach konkursu PRELUDIUM BIS 4. Numer grantu: 2022/47/O/ST8/03074.  Przyznana kwota: 554 700 PLN

STRESZCZENIE

Siloksany to grupa związków chemicznych, liniowych lub cyklicznych, których atomy krzemu połączone są wiązaniami kowalencyjnymi z atomami tlenu. Cząsteczki siloksanów mogą zawierać grupy węglowodorowe, które związane są z atomami krzemu. Z powodu niektórych korzystnych cech (plastyczność, dobre rozprowadzanie się po powierzchni skóry ludzkiej, obojętność fizjologiczna), siloksany stosowane są w produkcji wyrobów kosmetycznych do zmiękczania, wygładzania i nawilżania skóry i włosów.  

Z oczywistych powodów, siloksany po użyciu stają się składnikiem ścieków komunalnych, z których wytwarza się biogaz, który stanowi paliwo w silnikach używanych w tzw. kogeneracji energii elektrycznej i cieplnej. Ze względu na znaczną lotność niektórych siloksanów, stają się one składnikiem biogazu. Spalanie w silnikach biogazu zawierającego siloksany skutkuje zwiększoną awaryjnością tych urządzeń. Dlatego, siloksany są usuwane z biogazu, co typowo realizuje się poprzez ich adsorpcję na złożach węgla aktywnego. Procesy adsorpcyjne obarczone są niedogodnościami w postaci okresowości działania oraz występowaniem adsorpcji/desorpcji konkurencyjnej, efektem czego jest uwalnianie z adsorbentu zaadsorbowanych cząsteczek niektórych siloksanów wskutek adsorpcji innych.

Głównym celem projektu jest rozpoznanie możliwości i zbadanie mechanizmu fotokatalitycznej konwersji siloksanów w fazie wodnej, z wykorzystaniem ditlenku tytanu jako fotokatalizatora. Konwersja siloksanów w fazie ciekłej (wodnej) z wykorzystaniem procesu fotokatalitycznego to proces, na temat którego brakuje doniesień literaturowych. Są wprawdzie doniesienia literaturowe na temat fotokatalitycznego utleniania niektórych siloksanów, ale dotyczą one tylko procesu prowadzonego w fazie gazowej (powietrze), ze skutkiem dezaktywacji fotokatalizatora przez tworzący się SiO2. Taka luka w wiedzy powoduje, że należy podjąć badania prowadząc proces fotokatalityczny w fazie wodnej. Dlatego też w projekcie planuje się przeprowadzić badania, które dadzą odpowiedź na kilka pytań stanowiących cele projektu.  

Planuje się zbadać czy - a jeżeli tak - to według jakiego mechanizmu fotokatalityczna konwersja siloksanów zachodzi w fazie ciekłej. Badania rozkładu siloksanów prowadzone będą w reaktorze okresowym, w którym do fazy ciekłej wprowadzony zostanie fotokatalizator oraz siloksan, a mieszanina reakcyjna będzie mieszana i napowietrzana. Dla celów porównawczych badania będą prowadzone z użyciem promieniowania UV oraz bez niego, przy zapewnieniu stałej temperatury procesu. Bedą temu towarzyszyły badania przemian chemicznych siloksanów, a także potencjalnej dezaktywacji fotokatalizatora, w tym jej przyczyn i sposobów zapobiegania.  

Planowane jest także zbadanie wpływu na ten proces temperatury oraz właściwości fotokatalizatora. Oprócz przeprowadzenia badań fotokatalitycznej konwersji/usuwania siloksanów w fazie wodnej, planuje się rozpoznać możliwość wzajemnego uzupełniania się tego procesu z następczą adsorpcją z fazy gazowej na złożu fotokatalitycznym. Szczególnie istotnym elementem badań będzie sprawdzenie możliwości rozkładu siloksanów o budowie cyklicznej, których usuwanie jest głównym problemem.  

Oczekiwane wyniki badań powinny stanowić podstawę dla wyjaśnienia istoty problemu i dać ogólny pogląd na fotokatalityczną konwersję siloksanów w wodzie oraz wskazać potrzebę dalszych badań zmierzających do pełnego rozpoznania procesu zaproponowanego w projekcie.

CZŁONKOWIE ZESPOŁU

Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Jacek Przepiórski

Doktorantka-stypendystka: mgr inż. Paula Felczak 

Okres realizacji projektu: 01.10.2023 – 30.09.2027 (48 miesięcy)