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APPLICAZIONI DI ZEOLITI E FOTOCATALIZZATORI A BASE FERRITICA PER PROCESSI CHIMICI FINALIZZATI ALLA PROTEZIONE DELLA QUALITÀ AMBIENTALE

L'attività si incentrerà sulla preparazione di nuovi catalizzatori attivi con la radiazione solare e sullo sviluppo di un sistema di reazione da applicare alle acque reali e acque di scarico. L'obiettivo principale tecnologico è lo sviluppo di fotocatalizzatori alternativi a TiO2 efficienti nella generazione di radicali ossidrilici in presenza di luce solare. La ricerca relativa alla fotocatalisi etrogenea coinvolgerà in breve: - la preparazione e la caratterizzazione di materiali a base di ferriti (quali ad esempio Fe2O3, LaFeO3, CuFe2O4, ZnFe2O4) con l'assorbimento della luce esteso nel campo del visibile. Sarà considerata anche la possibilità di inserire elementi dopanti all'interno della struttura cristallina al fine di migliorare la fotoreattività. - l'ottimizzazione dell'interazione del fotocatalizzatore con la luce. Ciò verrà affrontato applicando tecniche di gestione della radiazione luminosa, come la limitazione dei fenomeni di dispersione, per aumentare il cammino ottico all'interno del fotoreattore e incrementare il coefficiente di assorbimento effettivo del fotocatalizzatore. - lo studio della configurazione di fotocatalizzatori strutturati per la realizzazione di un reattore impiegante catalizzatori strutturati. Ciò sarà realizzata studiando il materiale di supporto adatto a disperdere il nanomateriale attivo nel visibile. In particolare questo sarà ottenuto ottimizzando la macrostruttura del supporto per il fotocatalizzatore attivo nel visibile, rispetto al suo rapporto di aspetto, porosità totale, dimensione dei pori, numero e forma dei canali ed ingombri. - l'applicazione pratica dei fotocatalizzatori sviluppati e del sistema otticamente ottimizzato sarà provato utilizzando la fotocatalisi e il processo photo-Fenton per il recupero delle acque inquinate provenienti da diversi settori industriali. Sarà inoltre valutata la combinazione tra le due tecniche avvalendosi dell'uso di fotocatalizzatori strutturati attivi nel visibile per evitare problemi di corrosione dei componenti dell'impianto. Per ciò che riguarda l'impiego di zeoliti nel processo di coagulazione/flocculazione saranno studiati, in combinazione con coagulanti tradizionali (quali FeCl3): - l'influenza della tipologia di zeolite impiegata; - l'effetto del dosaggio e della granulometria dei materiali zeolitici. Le prove verranno condotte impiegando reflui reali e valutando la rimozione del carico inquinante (espresso come COD) e dei solidi sospesi. I risultati sperimentali ottenuti saranno confrontati con prove di coagulazione/flocculazione condotte impiegando unicamente agenti coagulanti tradizionali. Infine, nell'ambito del presente progetto, i materiali zeolitici verranno anche studiati nel processo di adsorbimento di CO2 da correnti gassose. In particolare sarà valutato: - l'effetto del tenore di CO2 nella corrente in ingresso al reattore di adsorbimento; - l'influenza della tipologia e dell'ammontare di zeolite sulla rimozione di CO2; - l'influenza della temperatura sul processo di adsorbimento. I risultati sperimentali permetteranno di dimensionare un sistema di adsorbimento di CO2 che potrebbe svolgere un duplice ruolo: i) rimozione della CO2 da correnti gassose per limitare il noto fenomeno dell'effetto serra e ii) concentrare la CO2 rimossa nel materiale adsorbente per un suo successivo recupero e impiego nell'industria petrolifera o nei processi di biofissazione (finalizzati alla produzione di biomass).