Kim, Hye Rim;Razzaq, Abdul;Heo, Hyo Jung;In, Su-Il
Rapid Communication in Photoscience
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v.2
no.2
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pp.64-66
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2013
Photoreduction of $CO_2$ into hydrocarbon fuels on the surface of photocatalyst is one of the breakthroughs in the field of photocatalysis. At present various approaches have been investigated with the aim of increasing the $CO_2$ conversion efficiency. The reactor for photoconversion of $CO_2$ plays a vital role in experimental setup. In this work an attempt was made to testify a newly designed the photoreactor for conversion of $CO_2$ into useful products. The photoreactor was specifically designed for simple operation bearing features of temperature and pressure control. The reactor has been tested successively with the standard titania, Degussa P25 yielding methane with moderate production rate of 30.8 $ppm{\cdot}g^{-1}{\cdot}h^{-1}$ under UV lamp with 365 nm wavelength. The methane yield obtained is comparable to the values reported in literature. Thus we anticipate that this experimental setup equipped with newly designed photoreactor can yield competitive amounts of fuels from $CO_2$ photoredcution via 365 nm UV light illumination on various photocatalysts.
Wastewaters of textile industry cause high volume colour and harmful substance pollutions. Photocatalytic degradation is a method which gives opportunity of reduction of organic pollutants such as dye containing wastewaters. In this study, photocatalytic degradation of C.I. Basic Yellow 28 (BY28) as a model dye contaminant was carried out using Degussa P25 in a photocatalytic reactor. The experiments were followed out at three different azo dye concentrations in a reactor equipped UV-A lamp (365 nm) as a light source. Azo dye removal efficiencies were examined with total organic carbon and UV-vis measurements. As a result of experiments, maximum degradation efficiency was obtained as 100% at BY28 concentration of $50mgL^{-1}$ for the reaction time of 2.5 h. The photodegradation of BY28 was described by a pseudo-first-order kinetic model modified with the langmuir-Hinshelwood mechanism. The adsorption equilibrium constant and the rate constant of the surface reaction were calculated as $K_{dye}=6.689{\cdot}10^{-2}L\;mg^{-1}$ and $k_c=0.599mg\;L^{-1}min^{-1}$, respectively.
Kim, Hyun-Yong;Cho, Il-Hyoung;Lee, So-Jin;Ki, Won-Ju;Lee, Hong-Keun
Journal of Environmental Health Sciences
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v.25
no.3
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pp.64-69
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1999
This study was carried out the removal of Cr(VI) which was known to the toxic pollutant in industry using the process of UV and TiO$_2$ photocatalyst in a circular type reactor. In this experiment, the series of photocatalytic process for the removal of Cr(VI) has been selected as a model reaction in a circular type reactor in order to obtain the basic data on the influence of various experimental parameters such as circulation flow rate, pH of solution, initial Cr(VI) light illumination and TiO$_2$ dosage, and salicylic acid concentration. The results of this study were as follows; 1. With both UV light illumination and TiO$_2$ present, Cr(VI) was more effectively eliminated than with either UV or TiO$_2$ alone. 2. As the circulation flow rate of solution increased, the removal efficiency of Cr(VI) was increased. However, over 2.4 l/min of circulation flow rate, the efficiency wa limited. 3. A increase in the photocatalytic removal of Cr(VI) was noticed with decreasing pH. 4. An increase in the photocatalytic removal of Cr(VI) was noticed with decreasing Initial Cr(VI) concentration and first order kinetics was observed from the result at different initial concentration of Cr(VI). 5. Photocatalytic removal efficiency of Cr(VI) increased with increasing TiO$_2$ dosage. However, over 1.0 g/l of TiO$_2$ dosage, the efficiency reached a plateau. 6. As low concentration of saliculic acid were added, there was an increase in the removal efficiency of Cr(VI). However, over 300 mg/l of salicylic acid, the efficiecy was decreased. It eas found that application of photocatalysis to water treatment that contains both Cr(VI) and salicylic acid was possible.
The objectives of this study are to manufacture an efficient $TiO_2$, photocatalyst and to delineate optimum operational parameters for TCE (trichloroethylene) degradation in a photocatalytic oxidative reactor. The $TiO_2$ photocatalyst irradiated by 365 nm UV light is expected to increase degradation of TCE in solution by a series of photocatalytic oxidations in the reactor. A new membrane $TiO_2$ photocatalyst wns eventually developed by coating a mixture of Davan-C(0.24 wt%) and PVA(0.16 wt%) on the surface of slips using the slip-casting method. Results show that increase in the number of coating of $TiO_2$ sol on surface of photocatalysts and in the surface thickness improved the endurance and photocatalysts, but these physical modifications caused significant decrease in the overall degradation efficiency of TCE. Pre-aeration or recirculation of the influents to the reactors containing TCE increased degradation efficiency of TCE. The optimum operational conditions far the surface area of photocatalysts and UV light intensity appeared to be $1.47\;mL/cm^2$ and $225\;W/cm^2{\times}100$, respectively, in the reactor. Based on the overall experimental results, the photocatalytic oxidation of TCE with the new membrane $TiO_2$ photocatalyst is found to be very effective under the operational conditions delineated in this study.
The ozonation of sulfamethoxazole (SMX) was performed at 20℃ using a pilot scale countercurrent bubble column reactor. Ozonation systems were combined with UV irradiation and TiO2 addition. As the oxidation reaction proceeded in each treatment system, the pH of the sample decreased and in the O3/UV/TiO2 system, the pH change was the largest from 4.54 to 2.02. Under these experimental conditions, the scavenger impact of carbonate is negligible. The highest COD and TOC removal rate was observed in the O3/UV/TiO2 system due to the UV irradiation and the photocatalytic effect of TiO2. Also, the highest mineralization ratio(ε) value is 0.2 in the O3/UV/TiO2 system, which means theoxidation capacity of the systems. The highest SMX degradation rate constants calculated by COD and TOC values (COD and TOC) were 2.15 × 10-4 sec-1 and 1.00 × 10-4 sec-1 in the O3/UV/TiO2 system, respectively. The activation energy (Ea) of ozone treatment follows the Arrhenius law. It was calculated based on COD and TOC. Each activation energy decreased in order of single O3> O3/TiO2> O3/UV > O3/UV/TiO2 system. The result showed that ΔH≠ is more effective than ΔS≠ in each SMX ozontaionsystem, that is characteristic of the common oxidation reaction.
In this study, 4-nonylphenol (4-NP), an endocrine disrupting chemical, was removed by ozone treatment processes under the various experimental conditions including UV irradiation, $TiO_2$ addition. The ozone flow rate and concentration were maintained at $1.0L{\cdot}min^{-1}$ and $70{\pm}5mg{\cdot}L^{-1}$. The pH, COD and TOC of the samples were obtained every 10 minutes for 60 minutes in laboratory scale batch reactor. We found that the combination of UV irradiation and $TiO_2$ addition for ozonation improves the removal efficiency of COD and TOC in 4-NP aqueous solution. In case of the $O_3/UV/TiO_2$ system, COD and TOC were greatly reduced to 85.3 ~ 94.0% and 89.2 ~ 97.2%, respectively. 4-NP degradation rate constants, $k_{COD}$ and $k_{TOC}$, were calculated based on the COD and TOC values. Significantly, $k_{COD}$ and $k_{TOC}$ were improved in the $O_3/UV/TiO_2$ treatment process compared with single $O_3$ process, because the oxidation and the mineralization of 4-NP were increased by generating of the hydroxyl radical. The $k_{COD}$ and $k_{TOC}$ were obtained to be $5.81{\times}10^{-4}{\sim}10.8{\times}10^{-4}sec^{-1}$ and $11.9{\times}10^{-4}{\sim}19.4{\times}10^{-4}sec^{-1}$ in the $O_3/UV/TiO_2$ process. Activation energy ($E_a$) of ozone oxidation reaction based on $k_{COD}$ and $k_{TOC}$ were increased in order of $O_3/UV/TiO_2$ < $O3/UV$ < $O_3/TiO_2$ < $O_3$ process. It was confirmed that the addition of $TiO_2$ and UV irradiation to the ozone oxidation reaction significantly reduced the $E_a$ value and the degradation of 4-NP.
In this study, integrated hybrid system (IHS) composed of two alternatively-operating UV/photocatalytic reactor (AOPR) process and biofilter processes of a biofilter system having two units (i.e., Rup and Rdn) with an improved design (R reactor) and a conventional biofilter (L reactor) was constructed, and its transient behavior was observed to perform the successful treatment of waste air containing ethanol and hydrogen sulfide (H2S). At the IHS-operating stages of HA1, HA2 and HA3T of reversed feed direction, the AOPR process showed not only ethanol-removal efficiencies of 55, 50 and 45%, respectively, but also H2S-removal efficiencies of 70, 60 and 37%, respectively. In particular, a drastic decrease of H2S-removal efficiency at the stage of HA3T was observed due to a doubling of H2S-inlet concentration fed to AOPR from 10 ppmv to 20 ppmv at the stage of HA3T. The order of ethanol-breakthroughs and the order of the magnitude of ethanol-removal efficiencies at the sampling ports of each unit of R reactor at the stages of HA1, HB1, HA2, HB2, and the first half of HA3T, were reversed, respectively, at the stages of the second half of HA3T and HB3T. In case of H2S, R reactor did not show H2S-breakthrough as prominent as the ethanol-breakthrough, but showed the trend similar to the ethanol-breakthrough.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4B
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pp.441-447
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2008
Volatile organic compounds (VOCs) emitted from various industrial sources commonly consist of biodegradable chemicals and recalcitrant compounds. Therefore, it is not effective to employ a single method to treat such mixtures. In this study, a novel hybrid system coupled with a ultraviolet (UV) photolysis reactor and a biofilter in a series was developed and evaluated using toluene and TCE as model VOCs. When only TCE was applied to the UV reactor, greater than 99% of TCE was degraded and the concentration of soluble byproducts from photo-oxidation reaction increased significantly. However, the toluene and TCE mixture was not effectively degraded by the UV photo-oxidation standalone process. The hybrid system showed high toluene removal efficiencies, and TCE degradation at a low toluene/TCE ratio was improved by UV pretreatment. These findings indicated that the UV photo-oxidation were effective for TCE degradation when the concentration of toluene in the mixture was relatively low. A restively high toluene content in the mixture resulted in an inhibition of TCE degradation. Thus, chemical interactions in both photo-oxidation and biodegradation need to be carefully considered to enhance overall performance of the hybrid system.
Unlike water applications, the photocatalytic technique utilizing light-emitting-diodes as an alternative light source to conventional lamp has rarely been applied for low-level indoor air purification. Accordingly, this study investigated the applicability of UV-LED to annular-type photocatalytic reactor for removal of indoor-level benzene and toluene at a low concentration range associated with indoor air quality issues. The characteristics of photocatalyst was determined using an X-ray diffraction meter and a scanning electron microscope. The photocatalyst baked at $350^{\circ}C$ exhibited the highest photocatalytic degradation efficiencies(PDEs) for both benzene and toluene, and the photocatalysts baked at three higher temperatures(450, 550, and $650^{\circ}C$) did similar PDEs for these compounds. The average PDEs over a 3-h period were 81% for benzene and close to 100% for toluene regarding the photocatalyst baked at $350^{\circ}C$, whereas they were 61 and 74% for benzene and toluene, respectively, regarding the photocatalyst baked at $650^{\circ}C$. As the light intensity increased from 2.4 to 3.5 MW $cm^{-1}$, the average PDE increased from 36 to 81% and from 44% to close to 100% for benzene and toluene, respectively. In addition, as the flow rate increased from 0.1 to 0.5 L $min^{-1}$, the average PDE decreased from 81% to close to zero and from close to 100% to 7% for benzene and toluene, respectively. It was found that the annular-type photocatalytic reactor inner-inserted with UV-LEDs can effectively be applied for the decomposition of low-level benzene and toluene under the operational conditions used in this study.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.19
no.1
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pp.57-66
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2003
TiO$_2$ sol was prepared by sol-gel method, and this sol was coated in ceramic and glass bead by dip-coating method. The coated catalyst was applied to degrade benzene in the gas phase by exposing to UV -lamp (365 nm) in a batch reactor. The removal efficiency of the benzene was compared by changing various conditions such as the kind of chemical additives, the coating beads (ceramic and glass), solution pH, the initial concentration of TiO$_2$ sol, UV intensity, and benzene concentration. The physical structure of TiO$_2$ sol used in this study was found to be pu-rely anatase type from XRD analysis. The results showed that ceramic bead was effective as the coating agent rath-er than glass bead. The significant change in the benzene removal efficiency of benzene did not occur with chang-ing coating frequency and the initial concentration of TiO$_2$ sol. The removal efficiency of benzene increased with increasing UV intensity, and with acidic treatment of TiO$_2$-coated ceramic bead.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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