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Prove di degradazione fotocatalitica di VOC. Progettazione di un prototipo preindustriale di un depuratore fotocatalitico

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Prove di degradazione fotocatalitica di VOC. Progettazione di un prototipo preindustriale di un depuratore fotocatalitico

La presente relazione riferisce sulle attività VALIMP svolte durante il primo semestre del 2001 nell’ambito del sottoprogetto ELCITER facente parte del progetto di Ricerca di Sistema ELTEC. Tale attività si pone come obiettivo la valutazione dell’applicabilità dei processi fotocatalitici alla depurazione dell’aria da Composti Organici Volatili (VOC) e lo sviluppo di un prototipo di depuratore fotocatalitico per uso in ambienti domestici. Una trattazione della problematica della qualità dell’aria negli ambienti confinati è riportata nei rapporti del sottoprogetto ELCITER SFR-A0/043223 e A0/023391. Il lavoro di ricerca svolto in passato aveva portato alla realizzazione di un reattore da laboratorio in grado di operare con portate di qualche m 3 /h, che è stato utilizzato per la determinazione della cinetica di scomparsa di alcuni inquinanti organici di riferimento (nel caso specifico etilene e benzene) e per una prima valutazione della capacità di rimozione di tali inquinanti in concentrazioni prossime a quelle misurate in un ambiente domestico. L’attività di questi primi mesi è consistita nella continuazione del lavoro di validazione del reattore fotocatalitico da laboratorio, considerando oltre al benzene altri inquinanti comunemente presenti in ambienti civili come il monossido di carbonio e composti tipici contenuti nel fumo di sigaretta. La sperimentazione è stata effettuata con il reattore fotocatalitico da laboratorio in una camera di prova del volume di 0.6 m 3 . Le prove hanno evidenziato, a parità di condizioni operative, una diversa efficienza della reazione fotocatalitica dipendentemente dalla natura del composto organico considerato. E’ stata rilevata una buona capacità di fotodegradazione per i composti aromatici e più in generale per gli idrocarburi non metanici. L’analisi del decadimento dei composti ottenuti dalla combustione di una sigaretta ha infatti fornito un efficienza di degradazione degli idrocarburi non metanici, per concentrazione dell’ordine di alcune decine di ppm, del 80 % in circa 90 minuti di funzionamento del reattore fotocatalitico. Diversamente il metano e il monossido di carbonio sono risultati composti piuttosto stabili e difficili da degradare con i processi fotocatalitici. L’analisi delle curve di decadimento di questi composti indica che il grado di rimozione associato al funzionamento del reattore è per entrambi pari al 2-3 % per tempi dell’ordine di 2 ore. Parallelamente aIla determinazione sperimentale dell’efficienza di rimozione dei diversi VOC è stata eseguita la progettazione di un nuovo reattore che dovrebbe costituire un dimostrativo pre-industriale in grado di trattare elevate portate d’aria (qualche decina di m 3 /h) mantenendo una buona efficienza di degradazione fotocatalitica. La realizzazione di questo prototipo è stata ritenuta un punto essenziale per poter valutare correttamente un possibile sviluppo commerciale di questa tecnologia di depurazione, soprattutto dal momento che non è stato possibile effettuare con il reattore da laboratorio una sperimentazione in una camera di prova di dimensioni reali. Per il dimensionamento del nuovo impianto,

per la messa a punto del catalizzatore e per la scelta delle lampade sono state utilizzate le conoscenze e l’esperienza già acquisite in precedenza nella sperimentazione effettuata con il reattore da laboratorio. Il prototipo ha una forma di parallelepipedo di dimensioni 865x526x327 mm, all’interno del quale sono disposte 5 lampade UV con emissione centrata a 360 nm e potenza 20 W, che illuminano in modo uniforme il fotocatalizzatore costituito da polvere nanometrica di TiO 2 supportate su frammenti di quarzo. Un ventilatore garantisce il ricircolo all’interno del reattore dell’aria prelevata dall’ambiente. Attualmente il nuovo apparato è in fase di costruzione presso i laboratori del CESI. Una volta ultimato, l’impianto verrà testato in una camera di prova di volume 27 m 3 , per determinarne il corretto funzionamento e valutare l’efficienza di degradazione e mineralizzazione di alcuni inquinanti organici immessi nella stanza in concentrazione tipiche a quelle presenti in ambienti civili.

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