This work focused on the degradation of natural organic matter (NOM) present in lake water using a combined pkotocatalysisimicrofiltration (MF) process. The system performances were investigated in terms of organic removal efficiency and membrane permeability. The addition of iron oxide particles (IOP) into the photocatalytic membrane reactor improved initial NOM removal by sorption, but during photocatalysis the removal efficiency was reversed, probably due to the scattering of UV light by IOP. The modification of TiO$_2$ surfaces by IOP deposition was conducted to enhance the photocatalytic NOM removal efficiency. A minimal amount of Impregnation of IOP on TiO$_2$ surfaces was required to prevent the light scattering effect as well. The coating of MF membranes with IOP helped to improve the NOM removal efficiency while sorbing NOM by IOP. Regardless of tile operating conditions and particles addition examined, no significant fouling was occurring at a flux of 15 L/$m^2$-h during entire MF operation.
The current study evaluated the technical feasibility of the application of titanium dioxide ($TiO_{2}$) photo-catalytic air cleaners for the disinfection of bioaerosols present in indoor air. The evaluation included both laboratory and field tests and the tests of hydraulic diameter (HD) and lamp type (LT). Disinfection efficiency of photocatalytic oxidation (PCO) technique was estimated by survival ratio of bacteria or fungi calculated from the number of viable cells which form colonies on the nutrient agar plates. It was suggested that the reactor coating with $TiO_{2}$ did not enhance the adsorption of bioaerosols, and that the UV irradiation has certain extent of disinfection efficiency. The disinfection efficiency increased as HD decreased, most likely due to the decrease in the light intensity since the distance of the catalyst from the light source increased when increasing the HD. It was further suggested that the mass transfer effects were not as important as the light intensity effects on the PCO disinfection efficiency of bioaerosols. Germicidal lamp was superior to the black lamp for the disinfection of airborne bacteria and fungi, which is supported by the finding that the disinfection efficiencies were higher when the germicidal lamp was used compared to the black lamp in the laboratory test. These findings, combined with operational attributes such as a low pressure drop across the reactor and ambient temperature operation, can make the PCO reactor a possible tool in the effort to improve indoor bioaerosol levels.
This study was performed to evaluate the application of $TiO_2$ on the photocatalytic treatment of swine wastewater. $TiO_2$ sol was prepared by hydrothermal method with the agent ratio($(C_2H_5)_2NH_2\;mol/Ti(OC_3H_7)_4\;mol)=1$ and R ratio ($H_2O\;mol/Ti(OC_3H_7)_4\;mol)=42$. The effect of parameter on the removal efficiency of swine wastewater in a batch type immobilized photocatalyst system such as initial pH, intensity of UV, dosage of $TiO_2$, air flow rate, and concentration of $H_2O_2$ was examined. Wastewater was effectively eliminated in the presence of both UV light illumination and $TiO_2$. Photocatalytic activity was higher in acidic condition compared to neutral and alkaline conditions. In addition, photocatalytic activity increased with increasing UV light intensity, dosage of $TiO_2$, the flow rate of air and the amount of $H_2O_2$ added as an oxidant, but the excess amount of $H_2O_2$ dosage decreased the removal efficiency.
Titanium mesoporous materials have received increasing attention as a new photocatalyst in the field for photocatalytic degradation of organic compounds. The photocatalytic degradation of chlorothalonil by mesoporous titanium oxo-phoswhate (Ti-MCM) was investigated in aqueous suspension for comparison with $TiO_2$, (Degussa, P25) using as an effective photocatalyst of organic pollutants. Mesoporous form of titanium Phosphate has been prepared by reaction of sulfuric acid and titanium isopropoxide in the presence or n-hexadecyltrimethylammonium bromide. The XRD patterns of Ti-MCM are hexagonal phases with d-spacings of 4.1 nm. Its adsorption isotherm for chlorothalonil reached at reaction equilibrium within 60 min under dark condition with 28% degradation efficiency. The degradation ratio of chlorothalonil after 9 hours under the UV radiation condition (254 nm) exhibited 100% by Ti-MCM and 88% by $TiO_2$. However, these degradation kinetics in static state showed a slow tendency compared to that of stirred state because of a low contact between titanium matrices and chlorothalonil. Also, degradation efficiency of chlorothalonil was increased with decreasing initial concentration and with increasing pH of solution. As results of this study, it was clear that mesoporous titanium oxo-phosphate with high surface area and crystallinity could be used to photo- catalytic degradation of various organic pollutants.
In this study, we synthesized a combination of graphene oxide (GO) and titanium dioxide (TiO2) and confirm that GO can be used for CO2 photoreduction. TiO2 exhibited highly efficient combination with other conventional electric charges generated by these paration phenomenon for suppression of hole-electron recombination. This improved the efficiency of CO2 photoreduction. The synthetic form of GO-TiO2 used in this study was agraphene sheet surrounded by TiO2 powder. Efficiency and stability were enhanced by combination of GO and TiO2. In a CO2 photoreduction experiment, the highest CO conversion rate was 0.652 μmol/g·h in GO10-TiO2 (2.3-fold that of pure TiO2) and the highest CH4 production rate was 0.037 μmol/g·h in GO0.1-TiO2 (2.4-fold that of pure TiO2). GO enhances photocatalytic efficiency by functioning as a support and absorbent, and enabling charge separation. With increasing GO concentration, the CH4 level decreases to~45% due to decreased transfer of electrons. In this study, TiO2 together with GO yielded a different result than the normal doping effect and selective CO2 photoreduction.
The aim of this work is the attainment of the $TiO_2-nanotube$ photocatalytic-growth condition using anodization, whereby the $NH_4F-H_2O$ weight ratio is appropriately controlled. We fabricated the $TiO_2$ nanotubes using a two-step anodization (first step is 1 hr; second step is 30 hr) under the ambient pressure and the room temperature at 60 V in ethylene-glycol solutions to investigate the effects of the $NH_4F$(0.1,0.3,0.5wt%) and $H_2O$(1-3wt%) on the $TiO_2-nanotube$ geometry and the photocatalytic efficiency. Further, the decomposition efficiency of the methylene blue on the $TiO_2$ nanotubes by the UN radiation depended on the geometrical change of the nanotube geometry, indicating the proportionality of the decomposition efficiency to the surface area that was affected by the $NH_4F$ and $H_2O$ concentrations. As the $NH_4F$ weight was increased, the surface area initially decreased but slightly increased later, and the length consistently increased. As the $H_2O$ weight was increased, the surface area and length initially increased, but later decreased with the 3 wt% $H_2O$.
$TiO_2$ thin films were surface-modified with atmospheric plasma and their photocatalytic activities were evaluated. The films were deposited on glass plates by dip-coating in a $TiO_2$ sol-gel solution and sintered at various temperatures for various times. Nitrogen plasma was used for the modification and the experiments were carried out varying operational parameters such as discharge power and treatment time. Photocatalytic activity was evaluated based on the degradation efficiency of methylene blue (MB) under irradiation of UV-A and fluorescent light. According to XPS analysis, a little amount of nitrogen was found to be doped in the film surface after the modification. As a result, photocatalytic activity increased under irradiation of UV-A and fluorescent light, especially fluorescent light.
Kim, Seung-Min;Youn, Tae-Kawun;Hong, Dae-Il;Kim, Sung-Kuk;Park, Sang-Won
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.27
no.9
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pp.932-938
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2005
[ $TiO_2$ ] nanoparticles were prepared from the precipitation in $TiCl_4$ and the sol-gel profess in $Ti(OC_3H_7)_4$ as starting materials with various synthetic conditions. The samples were characterized by XRD, SEM, and TEM testing techniques. The photocatalytic degradation of congo red has been investigated in $TiO_2/UV$ process to evaluate photocatalytic activities for the samples. $TiO_2$ nanoparticles calcined at $400^{\circ}C$ had the best photocatalytic activity with the rate constant of the degradation of congo red as $0.0319\;min^{-1}$. The rate constant of $TiO_2$ photocatalysts was increased with the calcination temperature under $400^{\circ}C$ and decreased with the calcination temperature upper $400^{\circ}C$. In the case of $TiO_2$ photocatalysts, the photocatalytic activity wasn't greatly affected by the frequencies of usage. In the similar synthesis condition, the degradation efficiency of the $TiO_2$ particle prepared by $TiCl_4$ was increased to 8.8%, when the rate was compared with the sample prepared by $Ti(OC_3H_7)_4$. The photocatalytic activities of $TiO_2$ photocatalysts synthesized by $Ti(OC_3H_7)_4$ with various conditions were also discussed.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.32
no.12
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pp.1147-1153
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2010
To evaluate the solar photocatalytic degradation efficiency of chloroform in a real solar-light driven compound parabolic concentrators (CPCs) system, $TiO_2$ was irradiated with a metalhalide lamp (1000 W), which has a similar wavelength to sunlight. The results were applied to a pilot scale reactor system by converting the data to a standardized illumination time. In addition, the effects of initial pH and the $TiO_2$ dose on the photocatalytic degradation of chloroform were investigated. The results were compared with the specific surface area (S.S.A) and particle size of $TiO_2$, which changed according to the pH, to determine the relationship between the S.S.A, particle size and the photocatalytic degradation of chloroform. The experiment was carried out at pH 4~7 using 0.1, 0.2, 0.4 g/L of $TiO_2$. The particle size and specific surface area of $TiO_2$ were measured. There was no significant difference between the variables. However, pH affects the particle size distribution and specific surface area of $TiO_2$. Inaddition, the activation of a photocatalyst did not show a linear relationship with the specific surface area of $TiO_2$ in the photocatalytic degradation of chloroform.
Kim, Seong Hee;Seol, Jeong Woo;Lee, Woo Chun;Lee, Sang-Woo;Kim, Soon-Oh
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.37
no.1
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pp.34-44
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2015
This study was initiated to remove free cyanide from wastewater using the process of photocatalytic oxidation. UV lamp has been extensively used as a light source in conventional photocatalytic oxidation, but numerous drawbacks of UV lamp have been raised so far. Thus, this study focused on evaluating the applicability of UV LED as an alternative light source to overcome the drawbacks of UV lamp. Furthermore, the effects of diverse operational parameters on the performance of process were investigated. The results demonstrated the applicability of UV LED as a substitute of UV lamp. Also, the results show that the performance of process was improved by the increase in the number of UV LEDs used. To acquire economic feasibility as well as high efficacy, however, it is required to determine the optimum number of UV LED prior to practical implementation of the process. Among the three types of photocatalysts (anatase, rutile, and Degussa P25) tested, the Degussa P25 showed the greatest performance, and it was proven that the process was not improved as much as the Degussa P25 through simple mixing of anatase and rutile without any pretreatment. In addition, the removal efficiency of free cyanide appeared to be increased with the decrease in the particle size of $TiO_2$ photocatalyst. Besides, the process was enhanced with injection of oxygen which is considered as a major electron acceptor in the photocatalytic oxidation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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