Fotokatalyyttinen kalvonpesu

Fotokatalyysillä tarkoitetaan spontaania kemiallista reaktiota, joka tapahtuu fotokatalyytin absorboidessa valoa. Reaktio voi tapahtua joko katalyytin pinnalla tai sen läheisyydessä, mutta fotokatalyytti pysyy reaktiossa muuttumattomana. Ominaisuuksiltaan paras ja eniten tutkittu fotokatalyyttinen materiaali on titaanidioksidi, jolla on säteilytettynä kyky hajottaa orgaanisia molekyylejä hiilidioksidiksi ja vedeksi. Fotokatalyysin käyttömahdollisuuksia tutkitaan membraanikalvojen puhdistamisessa kalvojen käyttöiän ja erotustehokkuuden parantamiseksi. Nykyisin kalvojen puhdistamiseen käytetään useimmiten kemiallista pesua, jonka tuloksena on usein haitallisia yhdisteitä sisältävä liuos. Fotokatalyyttinen puhdistus voisi olla ratkaisu ongelmaan, sillä sen avulla voitaisiin puhdistamisessa käytettävien kemikaalien ja siinä muodostuvien jätteiden määrää vähentää. Tämän työn kokeellisessa osassa tutkittiin polyvinyylideenifluoridikalvon (PVDF) kestävyyttä ja puhdistumista fotokatalyyttisissä reaktioissa. PVDF:n on todettu olevan erinomainen kalvomateriaali, koska se on termisesti stabiili ja se kestää hyvin kemikaaleja, kuten orgaanisia liuottimia, happoja ja emäksiä. Työssä todettiin PVDF-kalvon puhdistuvan UV/TiO2-käsittelyn avulla. Kalvo puhdistui parhaiten, kun käytettiin 0,425 m- % TiO2-liuosta. Puhdistumista havainnoitiin sekä puhtaan veden vuon mittauksilla että värjäämällä käsiteltyjä kalvoja ja mittaamalla niiden värinintensiteetti.

Photocatalysis is a chemical reaction that takes place when light is absorbed by a photocatalytic material. The reaction can occur at the surface of the catalytic material or at an immediate distance from it. Regardless, the catalytic material is never consumed in the reaction. The best and the most studied material is titanium dioxide, and when irradiated with UV-light, it is capable of decomposing organic molecules to carbon dioxide and water. The potential of photocatalysis in membrane purification is currently a widely researched area because of the possibility to extend the life time and separation efficiency of membranes. Nowadays membranes are cleaned chemically and the result is often a solution of harmful substances. Photocatalytic purification could be the answer to that problem by reducing the amount of chemicals used and diminishing the amount of waste generated in the process. This research studied the photocatalytic durability of polyvinyldenefluoride membranes. PVDF has been found to be an excellent polymeric material because it is thermally stable and resistant to chemicals, such as organic solvents, acids and bases. This experimental study confirms that PVDF membranes can be cleaned with TiO2 under UV light. Best results were obtained using a 0,425 w-% TiO2 solution. Purification was observed by pure water filtration and by color intensity measurements after staining.