Batch microreactor for photocatalytic reactions monitoring

Н. В. Данилюк; Т. Р. Татарчук; О. В. Шийчук

doi:10.15330/pcss.21.2.338-346

Автор(и)

Н. В. Данилюк ДВНЗ “Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника”
Т. Р. Татарчук ДВНЗ “Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника”
О. В. Шийчук ДВНЗ “Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника”

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.21.2.338-346

Ключові слова:

мікрофотореактор, родамін В, фотокаталізатор, світлодіод, фотодеградація

Анотація

Фотокаталітичне окислення органічних забруднень є актуальною темою екологічних досліджень. Однак для ефективного процесу очищення потрібен ефективний фотореактор. При цьому типові джерела світла, такі як ртутна та галогенні лампи, повинні бути замінені на енергоефективні світлодіоди. У цій роботі представлено мініатюрний фотореактор, який для досліджень потребує малу кількість фотокаталізатора. Робота мікрофотореактора досліджувалася з використанням анатазу та титан (IV) оксиду (P25), як модельних фотокаталізаторів, та родаміну B, як модельного забруднювача. Ключовим елементом мікрореактора є змінний УФ-світлодіод. Довжина хвилі його випромінювання становить 365 нм і є оптимальною для модельного забруднювача барвника родаміну Б. Представлений мікрореактор здатний майже повністю мінералізувати забруднюючий барвник і його можна використовувати для різних фотокаталітичних досліджень.

Біографії авторів

Н. В. Данилюк, ДВНЗ “Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника”

BSc, leading specialist at the Educational and Scientific Center of Material Science and Nanotechnology

Т. Р. Татарчук, ДВНЗ “Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника”

PhD in Chemistry, Associate Professor of the Chemistry Department, Director of Educational and Scientific Center of Material Science and Nanotechnology

Посилання

I. Anastopoulos, I. Pashalidis, A.G. Orfanos, I.D. Manariotis, T. Tatarchuk, L. Sellaoui, A. Bonilla-Petriciolet, A. Mittal, A. Núñez-Delgado, J. Environ. Manage. 261 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110236).

M. Naushad, A.A. Alqadami, A.A. Al-Kahtani, T. Ahamad, M.R. Awual, T. Tatarchuk, J. Mol. Liq. 296. 112075 (2019) (https://doi.org/10.1016/J.MOLLIQ.2019.112075).

T. Tatarchuk, A. Shyichuk, I. Mironyuk, M. Naushad, J. Mol. Liq. 293, 111563 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111563).

M. Naushad, Z.A. ALOthman, Desalin. Water Treat. 53, 2158 (2015) (https://doi.org/10.1080/19443994.2013.862744).

N. Phutanon, P. Pisitsak, H. Manuspiya, S. Ummartyotin, J. Sci. Adv. Mater. Devices. 3, 310 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2018.05.001).

N. Guo, H. Liu, Y. Fu, J. Hu, Optik (Stuttg) 201, 163537 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.163537).

Y. Wang, Q. Yang, X. Wang, J. Yang, Y. Dai, Y. He, W. Chen, W. Zhang, Mater. Sci. Eng. B Solid-State Mater. Adv. Technol. 244, 12 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.mseb.2019.04.005).

M.A. Lazar, S. Varghese, S.S. Nair, Catalysts 2, 572 (2012) (https://doi.org/10.3390/catal2040572).

K. Karthik, S. Vijayalakshmi, A. Phuruangrat, V. Revathi, U. Verma, J. Clust. Sci. 30 (2019) (https://doi.org/10.1007/s10876-019-01556-1).

R. Aswini, S. Murugesan, K. Kannan, Int. J. Environ. Anal. Chem. 00 (2020) (https://doi.org/10.1080/03067319.2020.1718668).

V. Vaiano, M. Matarangolo, O. Sacco, Chem. Eng. J. 350, 703 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.06.011).

S. Sa-nguanprang, A. Phuruangrat, K. Karthik, S. Thongtem, T. Thongtem, J. Aust. Ceram. Soc. (2020) (https://doi.org/10.1007/s41779-019-00447-y).

V. Etacheri, C. Di Valentin, J. Schneider, D. Bahnemann, S.C. Pillai, J. Photochem. Photobiol. C Photochem. Rev. 25, 1 (2015) (https://doi.org/10.1016/j.jphotochemrev.2015.08.003).

M. Buchalska, M. Kobielusz, A. Matuszek, M. Pacia, S. Wojtyła, W. Macyk, ACS Catal. 5, 7424 (2015) (https://doi.org/10.1021/acscatal.5b01562).

S. Zhang, C.Y. Liu, Y. Liu, Z.Y. Zhang, L.J. Mao, Mater. Lett. 63, 127 (2009) (https://doi.org/10.1016/j.matlet.2008.09.032).

L. Li, J. Yan, T. Wang, Z.J. Zhao, J. Zhang, J. Gong, N. Guan, Nat. Commun. 6, 1 (2015) (https://doi.org/10.1038/ncomms6881).

J. Kang, L. Gao, M. Zhang, J. Pu, L. He, R. Ruan, M. Omran, J. Peng, G. Chen, Adv. Powder Technol. 6 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.apt.2019.12.042).

M. Nag, P. Basak, S.V. Manorama, Mater. Res. Bull. 42, 1691 (2007) (https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2006.11.032).

G. Nabi, Qurat-ul-Aain, N.R. Khalid, M.B. Tahir, M. Rafique, M. Rizwan, S. Hussain, T. Iqbal, A. Majid, J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 28, 1552 (2018) (https://doi.org/10.1007/s10904-018-0812-0).

M. Surówka, M. Kobielusz, M. Trochowski, M. Buchalska, K. Kruczała, P. Broś, W. Macyk, Appl. Catal. B Environ. 247, 173 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.01.074).

I. Mironyuk, T. Tatarchuk, H. Vasylyeva, M. Naushad, I. Mykytyn, J. Environ. Chem. Eng. 7, 103430 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103430).

I. Mironyuk, T. Tatarchuk, H. Vasylyeva, V.M. Gun’ko, I. Mykytyn, J. Mol. Liq. 282, 587 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.03.026).

I. Mironyuk, T. Tatarchuk, M. Naushad, H. Vasylyeva, I. Mykytyn, J. Mol. Liq. 285, 742 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.04.111).

A. Radoń, S. Łoński, T. Warski, R. Babilas, T. Tański, M. Dudziak, D. Łukowiec, Appl. Surf. Sci. 487, 1018 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.05.091).

J.C. Espíndola, V.J.P. Vilar, Chem. Eng. J. 394, 124865 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124865).

M.H. Rasoulifard, M. Fazli, M.R. Eskandarian, J. Ind. Eng. Chem. 24, 121 (2015) (https://doi.org/10.1016/j.jiec.2014.09.018).

N. Danyliuk, J. Tomaszewska, T. Tatarchuk, J. Mol. Liq. 309, (2020). (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113077).

K. Karthik, V. Revathi, T. Tatarchuk, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 671, 17 (2018) (https://doi.org/10.1080/15421406.2018.1542080).

M. Naushad, A.A. Alqadami, Z.A. AlOthman, I.H. Alsohaimi, M.S. Algamdi, A.M. Aldawsari, J. Mol. Liq. 293, 111442 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111442).

T. Varadavenkatesan, E. Lyubchik, S. Pai, A. Pugazhendhi, R. Vinayagam, R. Selvaraj, J. Photochem. Photobiol. B Biol. 199, 111621 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2019.111621).

T.B. Wermuth, S. Arcaro, J. Venturini, T.M. Hubert Ribeiro, A. de Assis Lawisch Rodriguez, E.L. Machado, T. Franco de Oliveira, S.E. Franco de Oliveira, M.N. Baibich, C.P. Bergmann, Ceram. Int. 45, 24137 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.08.122).

K. Zhang, Z. Meng, W. Oh, Cuihua Xuebao/Chinese J. Catal. 31, 751 (2010) (https://doi.org/10.1016/S1872-2067(09)60084-X).

S. Dominguez, M.J. Rivero, P. Gomez, R. Ibañez, I. Ortiz, J. Ind. Eng. Chem. 37, 237 (2016) (https://doi.org/10.1016/j.jiec.2016.03.031).

L. Bukman, C.F. de Freitas, W. Caetano, N.R.C. Fernandes, N. Hioka, V.R. Batistela, Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 211, 330 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.saa.2018.12.033).

T. Tapia-Tlatelpa, J. Trull, L. Romeral, 9, 1 (2019) (https://doi.org/10.3390/catal9080669).

J. Fernández-Catalá, G. Garrigós-Pastor, Berenguer-Murcia, D. Cazorla-Amorós, J. Environ. Chem. Eng. 7, 103408 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103408).

Sutisna, M. Rokhmat, E. Wibowo, Khairurrijal, M. Abdullah, Sustain. Environ. Res. 27, 172 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.serj.2017.04.002).

V.J.P. Vilar, P. Alfonso-Muniozguren, J.P. Monteiro, J. Lee, S.M. Miranda, R.A.R. Boaventura, Chem. Eng. J. 379, 122341 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.122341).

D. Heggo, S. Ookawara, Chem. Eng. Sci. 169 67 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.ces.2017.01.019).

K.P. Sundar, S. Kanmani, Chem. Eng. Res. Des. 154, 135 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.cherd.2019.11.035).

S.A. Joven-Quintero, S.F. Castilla-Acevedo, L.A. Betancourt-Buitrago, R. Acosta-Herazo, F. Machuca-Martinez, Mater. Sci. Semicond. Process. 110, (2020) (https://doi.org/10.1016/j.mssp.2020.104972).

S. Moeini Najafabadi, F. Rashidi, M. rezaei, Chem. Eng. Process. - Process Intensif. 146, 107668 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.cep.2019.107668).

A. Jamali, R. Vanraes, P. Hanselaer, T. Van Gerven, Chem. Eng. Process. Process Intensif. 71, 43 (2013) (https://doi.org/10.1016/j.cep.2013.03.010).

B.M. da Costa Filho, A.L.P. Araujo, S.P. Padrão, R.A.R. Boaventura, M.M. Dias, J.C.B. Lopes, V.J.P. Vilar, Chem. Eng. J. 366, 560 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.02.122).

B. Tahir, M. Tahir, N.S. Amin, Energy Convers. Manag. 90, 272 (2015) (https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.11.018).

M. Jafarikojour, B. Dabir, M. Sohrabi, S.J. Royaee, J. Photochem. Photobiol. A Chem. 364, 613 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2018.03.043).

R. Oblak, M. Kete, U.L. Štangar, M. Tasbihi, J. Water Process Eng. 23, 142 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2018.03.015).

M. Khademalrasool, M. Farbod, M.D. Talebzadeh, J. Sci. Adv. Mater. Devices. 1, 382 (2016) (https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2016.06.012).

V. Vaiano, O. Sacco, G. Di Capua, N. Femia, D. Sannino, Water (Switzerland). 11, (2019) (https://doi.org/10.3390/w11081642).

Z. Wang, J. Liu, Y. Dai, W. Dong, S. Zhang, J. Chen, Ind. Eng. Chem. Res. 50, 7977 (2011) (https://doi.org/10.1021/ie200297x).

A. Phuruangrat, P.O. Keereesaensuk, K. Karthik, P. Dumrongrojthanath, N. Ekthammathat, S. Thongtem, T. Thongtem, J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 30 (2020) (https://doi.org/10.1007/s10904-019-01190-4).

P. Intaphong, A. Phuruangrat, K. Karthik, T. Thongtem, S. Thongtem, Dig. J. Nanomater. Biostructures. 14 (2019).

P. Intaphong, A. Phuruangrat, K. Karthik, P. Dumrongrojthanath, T. Thongtem, S. Thongtem, J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 30 (2020) (https://doi.org/10.1007/s10904-019-01259-0).

R. Jain, M. Mathur, S. Sikarwar, A. Mittal, J. Environ. Manage. 85, 956 (2007) (https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2006.11.002).

J. Duraimurugan, S.K. G., S. Shanavas, R. Ramesh, R. Acevedo, P.M. Anbarasan, P. Maadeswaran, Optik (Stuttg) 202, 163607 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.163607).

R. Hao, G. Wang, C. Jiang, H. Tang, Q. Xu, Appl. Surf. Sci. 411, 400 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.03.197).

D.C. Khandekar, A.R. Bhattacharyya, R. Bandyopadhyaya, J. Environ. Chem. Eng. 7, 103433 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103433).

C. Casado, R. Timmers, A. Sergejevs, C.T. Clarke, D.W.E. Allsopp, C.R. Bowen, R. van Grieken, J. Marugán, Chem. Eng. J. 327, 1043 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.06.167).

J. Fowsiya, G. Madhumitha, N.A. Al-Dhabi, M.V. Arasu, J. Photochem. Photobiol. B Biol. 162, 395 (2016) (https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2016.07.011).

X. Zheng, D. Zhang, Y. Gao, Y. Wu, Q. Liu, X. Zhu, Inorg. Chem. Commun. 110, 107589 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.inoche.2019.107589).

M. Torkaman, R. Moradi, B. Keyvani, Rev. Roum. Chim. 61, 763 (2016).

Y.P. Ong, L.N. Ho, S.A. Ong, J. Banjuraizah, A.H. Ibrahim, S.L. Lee, N. Nordin, Chemosphere 219, 277 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.12.004).

M. Nawaz, W. Miran, J. Jang, D.S. Lee, Catal. Today 282, 38 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.cattod.2016.02.017).