Badania Naukowe

Aktualna problematyka naukowo-badawcza Katedry Technologii Środowiska obejmuje następujące obszary:

• Fotokataliza heterogeniczna
• Kataliza heterogeniczna
• Zastosowanie zaawansowanych procesów utleniania (AOPs) do degradacji zanieczyszczeń w fazie wodnej
• Technologie zagospodarowania i recyklingu odpadów

Fotokataliza heterogeniczna

Prowadzone badania dotyczą opracowania metod otrzymywania oraz zaawansowanej charakterystyki nowych materiałów (nanocząstek oraz nanokompozytów) o właściwościach fotokatalitycznych. Nanomateriały o właściwościach fotokatalitycznych moga zostać wykorzystane do wytwarzania nowych powłok fotokatalitycznych i bakteriobójczych aktywowanych promieniowaniem z zakresu UV-vis. Charakterystyka nowych materiałów obejmuje również ocenę ich aktywności w modelowych reakcjach oczyszczania fazy wodnej oraz powietrza (usuwanie modelowej substancji organicznej oraz usuwanie modelowych mikroorganizmów z powietrza) oraz ocenę aktywności wybranych warstw fotokatalitycznych w kolejnych cyklach reakcji. Jako źródła promieniowania wykorzystywane są m.in. diody LED (emitujące promieniowanie o długości 375 oraz 415 nm), co pozwala na znaczne ograniczenie zużycia energii elektrycznej. Prowadzone prace badawcze obejmują:

• opracowanie metody otrzymywania, charakterystyka oraz próby wyjaśnienia mechanizmu wzbudzenia fotokatalizatorów na bazie TiO₂ modyfikowanych powierzchniowo nanocząstkami metali szlachetnych otrzymywanych metodą radiolizy oraz w środowisku mikroemulsyjnym (współpraca z grupą badawczą prof. Hynd Remita z Universite Paris Sud, Laboratoire de Chimie Physique w Orsay, Francja),
• badania dotyczące wpływu struktury nanocząstek bimetalicznych (nanocząstki o budowie rdzeń-otoczka lub stopowej) na aktywność nanokompozytów typu Au/Pt-TiO₂, Au/ Pd-TiO₂ oraz Au/Ag-TiO₂,
• opracowanie nowych fotokatalizatorów do fotokonwersji gliceryny (współpraca z grupą badawczą dr hab. inż. Marka Stelmachowskiego z Wydziału Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej w ramach grantu 2011/01/B/ST8/07159),
• badania wpływu parametrów procesu elektrochemicznego (skład elektrolitu, sposób przygotowania powierzchni, warunki kalcynacji) na morfologię nanorurek domieszkowanego TiO₂ oraz ich aktywność w modelowej reakcji oczyszczania powietrza (degradacja toluenu w fazie gazowej)
• badania mechanizmu degradacji zanieczyszczeń na modyfikowanych płaszczyznach {101} i {001} TiO₂ (grant 2011/03/D/ST5/05284 finansowany przez NCN w programie SONATA, kierownik grantu: dr inż. Ewelina Grabowska),
• opracowanie metody otrzymywania fotokatalizatorów trzeciej generacji (nanokompozyty trzech półprzewodników różniących się szerokością przerwy wzbronionej oraz położeniem krawędzi pasma przewodzenia i pasma walencyjnego (grant pt. Third generation photoactive materials and materials-based system for photocatalytic air treatment, PHOTOAIR finansowany przez NCBiR w programie Small Grant Scheme, kierownik grantu: dr hab. inż. Adriana Zaleska),
• badania dotyczące oceny toksyczności nanocząstek TiO₂ modyfikownaych metalami szlachetnymi (współpraca z grupą badawczą prof. Tomasza Puzyna z Uniwersytetu Gdańskiego oraz grupą badawczą prof. Seishiro Hirano z National Institute for Environmental Science, Tsukuba, Japonia).

Kataliza heterogeniczna

Badanie hydrogenolizy chlorowanych związków organicznych, jako metody unieszkodliwiania odpadów PCB (polichlorowanych bifenyli) i innych chlorowanych, fluorowanych związków organicznych. Badany jest wpływ warunków prowadzenia odchorowywania takich jak: temperatura, stężenie zasady, rodzaj katalizatora, szybkość mieszania na efektywność reakcji. Badana jest podatność na odchorowywanie różnych struktur chlorowanych związków aromatycznych, w tym: wpływ położenia i rodzaj podstawnika przy pierścieniu aromatycznym zawierającym chlor, ilość atomów chloru w odchorowywanej cząsteczce. Badana jest trwałość katalizatora Pd/C w czasie procesu hydrogenolizy.

Zastosowanie zaawansowanych procesów utleniania (AOPs) do degradacji zanieczyszczeń w fazie wodnej

Prowadzone badania dotyczą usuwania związków trudno biodegradowalnych i aktywnych biologicznie z zastosowaniem elektro- i foto- chemicznych metody zaawansowanego utleniania (AOP):

• Badanie kinetyki i efektywności usuwania zanieczyszczań organicznych metodami AOP w zależności od warunków prowadzenia reakcji.
• Badanie wpływu struktury zanieczyszczeń organicznych tj. ciecze jonowe , farmaceutyki i barwniki na ich rozkład elektrochemiczny i fotochemiczny w środowisku wodnym.
• Badanie mechanizmu rozkładu zanieczyszczeń organicznych. Identyfikacja produktów pośrednich utleniania za pomocą technik LC-MS i GC-MS. Ocena toksyczności i biodegradowalności.
• Modyfikacja i charakterystyka powierzchni elektrod o wysokim potencjale utleniania i zastosowanie tych elektrod w analityce i ochronie środowiska                                              .
• Analiza wód i ścieków.

Technologie zagospodarowania i recyklingu odpadów

• Metody odzyskiwania użytecznych metali z odpadów przemysłowych i elektronicznych.
• Wykorzystanie technik i metod selektywnego rozpuszczania i ekstrakcji oraz metod elektrochemicznych do wydzielania metali.
• Metody identyfikacji i oznaczania metali szlachetnych i rzadkich w złomie elektronicznym i innych odpadach przemysłowych.
• Analiza specjacyjna pierwiastków metalicznych w badaniach środowiskowych.
• Badania mobilności i biodostępności pierwiastków metalicznych w glebach obszarów zurbanizowanych.
• Wpływ składowania przemysłowych osadów ściekowych na zanieczyszczenie środowiska naturalnego pierwiastkami metalicznymi.