Utilizarea unor materiale zeolitice functionalizate cu nanocristale de

Numar proiect - 72156Titlu proiectUTILIZAREA UNOR MATERIALE ZEOLITICEFUNCTIONALIZATE CU NANOCRISTALE DE TIO 2 PENTRUEPURAREA APELOR REZIDUALE IN VEDEREARECIRCULARII ACESTORACoordonatorINSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE PENTRUELECTROCHIMIE SI MATERIE CONDENSATA TIMISOARADirector proiect – Dr.fiz. Ioan Grozescu

Parteneri in consortiu:P1 - UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMISOARAP2 - UNIVERSITATEA DE VEST TIMISOARAP3 - S.C. AQUATIM SA TIMISOARABuget - 2.000.000 leiAdresa webhttp://nanozeorezid.icmct.ro

Obiectivul / rezultatul final al proiectuluiObtinerea prin metode alternative a nanocristalelor de TiO 2cu caracteristicicontrolate dopate cu ioni metalici/nemetalici, a materialelor zeolitice functionalizate cuacestea, demonstrarea eficientei zeolitilor functionalizati in procesele de epurareaavansata a apelor uzate municipale si integrarea procedeelor de oxidare fotocataliticasi degradare electrochimica in unul singur-oxidare fotocatalitica asistata electrochimic;Elementele de noutate si originalitate ale proiectului-obtinerea printr-o metoda noua, hidrotermal asistata ultrasonic in camp demicrounde a nanocristalelor de TiO 2 /TiO 2 dopat cu ioni metalici / nemetalici cuproprietati morfo-structurale controlate (noutate pe plan international);-obtinerea materialelor zeolitice functionalizate cu nanocristale de TiO 2 /TiO 2dopate cu ioni metalici / nemetalici cu aplicatii in epurarea apelor reziduale(noutate pe plan international);-utilizarea materialelor zeolitice functionalizate cu nanocristale de TiO 2 /TiO 2dopate, ca si catalizatori in metodele de oxidare fotocatalitica pentru indepartareaanumitor poluanti organici din apele uzate (noutate pe plan si international);- combinarea metodelor electrochimice (diferite materiale pentru electrozi) cumetodele de oxidare fotocatalitica (catalizatori pe baza de materiale zeoliticefunctionalizate) pentru degradarea poluantilor refractari in scopul epurarii apeloruzate industriale (noutate pe plan international);

Beneficiarii rezultatelor; potentialul de aplicare in economieRezultatele proiectului pot fi transferate catre:- agentii economici care deverseaza ape reziduale in canale comune si care potprelua tehnologia pentru realizarea in regie proprie a instalatiilor de epurarea apei reziduale rezultata din fluxul tehnologic de productie;- preluarea tehnologiei de catre un agent economic pentru fabricatia de seriein vederea comercializarii instalatiilor de epurare a apelor reziduale.In sprijinul acestor oportunitati, ne propunem ca in etapa finala sa elaboramdocumentatia de analiza tehnico-economica si a documentatiei tehnice pentrutransferul tehnologiei elaborate.

Etape realizateEtapa I – 2010 - Realizarea de experimente preliminare de obtinere a materialelor;sinteza si caracterizarea fizico-chimica a materialelor zeolitice functionalizate cunanocristale de TiO 2/TiO 2dopate cu ioni metalici/nemetalici prin metoda hidrotermalaasistata ultrasonor in camp de microundeBuget de stat - 387.010 lei (credit de angajament)Cofinantare – 0 lei Activitati realizate:Activitatea 1Experimentari preliminare de sinteza a nanocristalelor de TiO 2/TiO 2dopate cu ionimetalici / nemetalici prin metode alternative;Activitatea 2Teste (studii) de conformitate asupra nanocristalelor de TiO 2/TiO 2dopate cu ionimetalici/nemetalici prin:- Difractie de raze RX,- Microscopie electronica SEM,- Analize EDAX,- Spectrometrie UV/VIS,-Analize BET;Activitatea 3Experimentari preliminare de sinteza a materialelor zeolitice functionalizate cunanocristale de TiO 2/TiO 2dopate cu ioni metalici si nemetalici;

Activitatea 4.Elaborarea si stabilirea parametrilor de functionare a instalatiei pentru metodahidrotermala asistata ultrasonic in camp de microunde;Activitatea 5.Sinteza nanocristalelor de TiO 2dopate cu ioni metalici si nemetalici prin metodahidrotermala asistata ultrasonic in camp de microunde;Activitatea 6.Sinteza materialelor zeolitice functionalizate cu nanocristale de TiO 2/TiO 2dopate cuioni metalici si nemetalici prin metoda impregnarii;Activitatea 7.Teste (studii) de conformitate asupra materialelor zeolitice functionalizate cunanocristale de TiO 2/TiO 2cu ioni metalici / nemetalici prin:- Difractie de raze RX,- Microscopie electronica SEM,- Analize EDAX,- Spectrometrie UV/VIS,-Analize BET;Activitatea 8.Diseminarea pe scara larga, national si international, a rezultatelor stiintifice.

Implicarea tinerilor cercetatoriProiectul reuneste preocupari de ordin stiintific, tehnic si educativ prinimplicarea tinerilor cercetatori in activitatile de sinteza, functionalizare sitestare a eficientei materialelor.Astfel:-CS dr. Cornelia Ratiu a contribuit la proiectarea de tehnologii de sinteza si amaterialelor nanocristaline (TiO2 dopat) si la implemetarea acestora – teza dedoctorat in 2009, in domeniul proiectului;-CS dr. Corina Orha - sinteza materialelor zeolitice functionalizate cu TiO2;-CS drd. Bucur Raul - adaptarea si intretinerea instalatiilor de sinteza;-CS dr. Paula Sfirloaga - analizele fizico-chimice privind imagistica si compozitiachimica prin ME SEM + EDAX – teza de doctorat in 2010, in domeniulproiectului;-CS dr. Bucur Alexandra - analize fizice prin difractie de RX;-CS dr. Radu Banica - spectrometrie UV-VIS-NIR;-ACS drd. Dabici AnaMaria - teste de material in procese fotocatalitice – doctorandin domeniul proiectului;-Dr.Ing. Sonea Daniela - teste pe ape tratate cu zeoliti functionalizati pentrudemonstrarea eficientei catalitice – teza de doctorat in 2010, in domeniul tezei,-Dr. Ing. Pop Aniela – realizarea de electrozi pe baza de zeoliti naturali si teste deeficienta fotocatalitica, in prezent bursier post doctorand la Univ “Politehnica”dinTimisoara

Activitatile prevazute a se realiza in anul 2011:1. Sinteza la sacara de laborator a nanocristalelor de TiO 2/TiO 2dopate cu ioni metalici sinemetalici prin metoda sol-gel,2. Proiectarea standurilor experimentale de laborator pentru testarea materialelorzeolitice functionalizate cu nanocristale de TiO 2/TiO 2dopate cu ioni metalici/nemetalici,3. Sinteza materialelor zeolitice functionalizate cu nanocristale de TiO 2/TiO 2dopate cuioni metalici si nemetalici prin metoda impregnarii,4. Studii si teste de conformitate asupra nanocristalelor de TiO 2si a materialelorzeolitice functionalizate prin:- Difractie de raze X - RDX,- Microscopie electronica de baleiaj – SEM,- Analize de compozitie chimica EDAX,- Spectrometrie UV/VIS,- Analize de suprafata specifica - BET.5. Stabilirea eficientei degradarii prin experimentarea la scara de laborator a graduluide indepartare a unor poluanti organici caracteristici apelor sintetice uzate prin metoda:electrochimica, de oxidare fotocatalitica si cea combinata (electrochimic-fotocatalitic)utilizand diferite tipuri de electrozi si catalizatori pe baza de materiale zeoliticefunctionalizate cu nanocristale de TiO 2/TiO 2dopate;

6. Analiza apelor tratate prin CCO-Cr, CBO5, TOC si spectrofotometrie pentrustabilirea eficientei materialelor si procedurilor experimentate;7. Optimizarea materialelor zeolitice functionalizate in raport cu cele trei procedurifolosite pentru degradarea poluantilor organici;8. Aplicarea la scara de laborator a materialelor zeolitice functionalizate cu nanocristalede TiO 2dopate si a procedeelor elaborate, in vederea epurarii avansate a apeloruzate municipale reale si stabilirea performantelor acestora;9. Realizarea feed-backului in vederea stabilirii calitatii si eficientei materialelorexperimentate in procesul de epurare avansata a apelor uzate municipale;10. Studiu comparativ pentru selectarea materialelor zeolitice sintetizate prin metodelehidrotermal si sol-gel in procesele de degradare prin metode electrochimice, de oxidarefotocatalitice si combinate, la nivel de laborator, pe baza eficientei degradarii apeloruzate municipale;11. Corelari cu BAT-uri si posibilitati de prevenire a poluarii, productie mai curata sireducerea impactului asupra sanatatii umane;12. Elaborarea documentatiei tehnice a tehnologiei de epurare a apelor uzate cumateriale zeolitice functionalizate cu dioxid de titan, precum si a documentatia de analizatehnico-economica si a documentatiei tehnice pentru transferul tehnologic.13. Activitatile de diseminare: brevet, lucrari stiintifice.

Obiectivele ce vor fi atinse:O.1. Functionalizarea materialelor zeolitice cu nanocristale de TiO2/TiO2 dopatprin metoda impregnarii si caracterizarea fizico-chimica a acestora;O.2. Testarea experimentala in conditii de laborator a materialelor zeoliticefunctionalizate prin metoda impregnarii utilizand metode electrochimice si deoxidare fotocatalitica, precum si combinarea lor, in vederea indepartariipoluantilor organici specifici apelor uzate;O.3. Evaluarea eficientei procedurilor propuse pentru realizarea epurariiavansate a apelor uzate;O.4. Realizarea feed-backului in vederea optimizarii calitatii si eficienteimaterialului sintetizat pentru indepartarea contaminantilor urmariti, in raportcu procedeul folosit;O.5. Diseminarea nationala si internationala a rezultatelor cercetarii.

Rezultatele preconizate a se obtine:R.1. Nanocristale de TiO 2 dopate cu ioni metalici / nemetalici obtinute prinmetoda sol-gel si hidrotermala in camp de microunde asistata ultrasonor simateriale zeolitice functionalizate obtinute prin metoda impregnarii;R2. Fise de testare a capacitatii de degradare a poluantilor specifici apeloruzate, realizate prin analiza apelor tratate, in vederea identificarii derivatilorfenolici prin CCO-Cr (indicator global), CBO5 (grad de biodegradabilitate acompusilor), TOC, spectrofotometrie, diagrame de certificare a efectului deindepartare a poluantilor, valori de eficienta a materialelor in instalatiileexperimentale de laborator, materiale zeolitice functionalizate optimizate;R3. Documentatie tehnica a tehnologiei de epurare a apelor uzate pe baza demateriale zeolitice functionalizate cu dioxid de titan,R.4 Documentatie de analiza tehnico-economica;R4. Diseminare - minim un brevet,- o teza de doctorat,- minim doua lucrari ISI,- minim doua lucrari comunicate,- minim o lucrare de licenta / masterat,- raport de cercetare.

Elemente de originalitate mentinute:• implementarea metodei hidrotermale asistata ultrasonor in camp demicrounde pentru sinteza nanocristalelor de TiO 2 /TiO 2 dopat cu ioni metalici /nemetalici cu proprietati morfo-structurale controlate (noutate pe plan nationalsi international);• obtinerea materialelor zeolitice functionalizate cu nanocristale de TiO 2 /TiO 2dopate cu ioni metalici / nemetalici cu aplicatii in epurarea apelor reziduale(noutate pe plan national si international);• utilizarea materialelor zeolitice functionalizate cu nanocristale de TiO 2 /TiO 2dopate ca si catalizatori in metodele de oxidare fotocatalitice pentruindepartarea unor poluanti organici din apele uzate (noutate pe plan national siinternational);• combinarea metodelor electrochimice (diferite materiale de electrozi) cumetodele de oxidare fotocatalitice (catalizatori pe baza de materiale zeoliticefunctionalizate cu nanocristale de TiO 2 /TiO 2 dopate) de degradare a poluantilorrefractari in scopul epurarii apelor uzate industriale (noutate pe plan national siinternational);

Estimarea necesarului de finantare pentru ultimul an de implementare:•Buget estimat initial pentru 2011 – 230.000 lei,Avand in vedere ca rezultatele sunt foarte promitatoare pentrurealizarea unui transfer real de tehnologie de decontaminare a apeloruzate, pentru pregatirea adecvata a acesteia, solicitam suplimentar fatade valoarea estimata initial, un buget de 200.000 lei, din care:o 120.000 cheltuieli de personal,oo30.000 cheltuieli pentru materii prime si materiale,50.000 cheltuieli aferente partenerilor pentru activitatiprogramate in 2011