ATTIVITA’ DI RICERCA Raffaele Marotta.

Presentazione sul tema: "ATTIVITA’ DI RICERCA Raffaele Marotta."— Transcript della presentazione:

1 ATTIVITA’ DI RICERCA Raffaele Marotta

2 AOP 1996 - 2014 Produzione di biodiesel da alghe
(trattamento reflui) Processi fotochimici di sostanze xenobiotiche Chimica Ind.le “solare” Analisi termocinetica di sistemi chimici per la prevenzione di fenomeni “runaway” Produzione di biodiesel da alghe Processi fotocatalitici Cinetiche di biodegradazione di inquinanti organici

3 Fonte:

4 Sistemi catalitici omogenei, eterogenei, fotocatalitici,
fotopromossi, etc...

5 Vantaggi degli AOP Molto efficaci per la rimozione di inquinanti organici notevolmente biorefrattari Capaci di mineralizzare la gran parte dei composti organici. Non sono influenzati dalla presenza di sostanze ad elevata tossicità Generalmente producono prodotti finali non tossici Capaci di convertire sostanze tossiche e/o non biodegradabili in sottoprodotti biodegradabili

6 AOP Photochemical and Ozone based Advanced Oxidation Processes O3/UV-C
O3/HO- UV-C/H2O2 O3/cat O3/H2O2 UV-C (280 – 100) nm Photochemical and Ozone based Advanced Oxidation Processes

7 O3/cat O3/UV O3/H2O2 O3/HO-

8 Carboxylic acids

9 Meccanismo Modelli cinetici

10 Sostanze farmaceutiche nell’ambiente

11 Ozono o UV(254 nm)/H2O2 Pharmaceuticals

12 Ozonation H2O2 Photolysis

13 H2O2 Photolysis Carbamazepine Diclofenac

14 Mineral oils

15 O3/H2O2 Attacco non selettivo Attacco selettivo Per esempio..

16

17 Benzothiazoles ( Reflui da concerie e colorifici) UV-C/H2O2

18 Metol Reflui fotografici Ozonation

19 Principali risultati raggiunti
Efficacia dei processi AOP nella rimozione di sostanze biorecalcitranti in acqua Definizione di schemi di ossidazione radicalica e identificazione di principali intermedi di reazione Sviluppo di modelli cinetici per la stima delle costanti di reazione di attacco di radicali HO su differenti classi di inquinanti organici Ottimizzazione di variabili operative (pH, rapporto di alimentazione, tempi di reazione..)

20 UV-A,B Fe(III)/H2O2 Fe(III)/O2 Iron Oxides/H2O2
UV-A (400 – 315) nm UV-B (315 – 280) nm UV-A,B Fe(III)/H2O2 Fe(III)/O2 Iron Oxides/H2O2 Simulated Solar Based Photochemical Advanced Oxidation Processes

21 Fe(III) / light (> 300 nm)
Processi catalitici omogenei

22 Homogeneous systems Photo-Fenton based processes

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24

25

26 Sistemi eterogenei Goethite Fe3+O(OH)

27 Sistemi eterogenei Goethite Fe3+O(OH)

28 Principali risultati raggiunti
Possibilità di impiego di “simulated sunlight driven AOPs” nella rimozione di inquinanti (es. fenoli e derivati) in acqua Messa a punto di nuovi processi di ossidazione: 1) UV-A,B/Fe(III)/aria (omogeneo), 2) Dark or Light/cheaper iron oxides (eterogeneo) Definizione di schemi di ossidazione radicalica e identificazione dei principali intermedi di reazione Sviluppo di modelli cinetici per la stima delle costanti di reazione tra le specie ossidanti e le sostanze fenoliche Ottimizzazione di variabili operative

29 Processi fotocatalitici
TiO2 Fotocatalisi Processi fotocatalitici non-selettivi selettivi

30 Sacrificial agent

31 Temperatura ambiente Pressione atmosferica Radiazione solare NO solventi organici Soluzioni acquose Catalizzatore economico Catalizzatore “green”

32 Recupero di metalli

33 Clean water EDDS

34

35 Land of Fires

36 foto-elettro-chimica
Produzione di energia mediante cella foto-elettro-chimica

37

38 Produzione di idrogeno mediante foto-reforming

39 NaCl +

40 Processi di ossidazione fotocatalitica selettiva
FINE CHEMICALS

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44 13 parametri incogniti 4 ÷ 8 parametri

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47 θ=𝟑𝟗° 𝑽 𝒕 =𝟑𝟗 𝒍 𝑽 𝒊𝒓𝒓 =𝟐𝟐 𝒍 𝑽 𝒓𝒆𝒄 =𝟗 𝒍 𝑽 𝒄𝒐𝒏 =𝟖 𝒍 𝑨 𝒓 =𝟑,𝟐 𝒎 𝟐
𝑨 𝒓 =𝟑,𝟐 𝒎 𝟐 𝑫 𝒕𝒖𝒃 =𝟑,𝟏 𝒄𝒎 θ=𝟑𝟗° Compound Parabolic Collector (CPC)

48 Vitamina B3

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50 “Pre-sodium” photocatalysis, denotes the catalytic action of an organic species (carrier) in promoting proton photoreduction bymediating its transfer from the bulk solution to the photocatalyst surface. pHzpc = 4.2

51

52 Principali risultati raggiunti
Messa a punto di un processo fotocatalitico solare (TiO2 e Cu(II)) versatile e “green” Rimozione di rame da acque contaminate Produzione di idrogeno Produzione di energia (celle fotoelettrochimiche) Produzione di “fine chemicals” Studio delle cinetiche di reazione (meccanismi e modellazione)

53 Ricombinazione buche - elettroni
Assorbimento

54 Catalizzatori TiO2 modificati

55 AOP 1996 - 2014 Produzione di biodiesel da alghe
(trattamento reflui) Processi fotochimici di sostanze xenobiotiche Chimica Ind.le “solare” Analisi termocinetica di sistemi chimici per la prevenzione di fenomeni “runaway” Produzione di biodiesel da alghe Processi fotocatalitici Cinetiche di biodegradazione di inquinanti organici

56 Cinetiche di decomposizione
fotochimica di xenobiotici

57 Riuso di acque

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59 Principali risultati raggiunti
Modelli cinetici di decomposizione fotochimica di xenobiotici Valutazione delle rese quantiche di fotolisi diretta Previsione dei tempi di dimezzamento vs della latitudine e stagione Identificazione dei principali prodotti di reazione di fotolisi diretta

60 Analisi termocinetica
di processi Runaway

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62 Used for natural and synthetic olefin rubber, and silicone rubbers
Monomer polymers Dicumyl peroxyde

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64 Risultati ottenuti Identificazione dei principali intermedi di reazione Modelli termocinetici dettagliati per la descrizione di processi di nitrazione di sostanze aromatiche e di decomposizione di perossidi organici

65 Processi di biodegradazione di sostanze aromatiche

66 Estimation of biodegradation kinetic constants for aromatic derivates through aerobic batch experiments Water Science and Technology 52(8) (2005) 257–264 Evaluation of biodegradation kinetic constants for aromatic compounds by means of aerobic batch experiments Chemosphere 62(9) (2006)

67 Produzione di biodiesel
da microalghe

68 Alkaline direct transesterification of different species of Stichococcus (Chlorophyta)
for FAMEs production submitted

69 Ciamician G., Science, 1912, 36, pp. 385-394.
“...camere di vetro si innalzeranno al sole e in questi apparecchi trasparenti si compiranno quei processi fotochimici di cui fino allora le piante avevano il segreto e il privilegio, ma che l’industria umana avrà saputo carpire: essa saprà farli ben altrimenti fruttare, perché la natura non ha fretta, mentre l’umanità è frettolosa. E se giungerà in un lontano avvenire il momento in cui il carbone fossile sarà esaurito. non per questo la civiltà avrà fine: ché la vita e la civiltà dureranno finché splende il sole!” Ciamician G., Science, 1912, 36, pp VIII International Congress of Applied Chemistry, New York