Lecture 3a
Transkript
Potentialities of photocatalytic process in decomposition of pollutants from food technologies Introduction Photocatalytic processes enable a transformation of light energy into electric or chemical one. An expansion of following branches which are connected with research and application of photocatalytic technologies can be expected: • Electricity production using photovoltaic cells • Controlled biomass production using a photosynthetic ability of green plants, algae, etc. • Photocatalytic transformation of carbon dioxide into substances of high energy content • Degradation of pollutants • A light illuminating a semiconductor particle causes an electron excitation from the energy lower valence band into the higher conduction band and creates electrically charged centres: photon + semiconductor = h+ + e- where e- is a mobile electron and h+ is the positive centre. • The electron causes reduction and an oxidation occurs in the positive centre. • Positives centres are strong oxidants. Radicals OH, the strongest known oxidizer, arise in presence of water. • Organic compounds on the catalyst surface or near the catalyst are oxidized into carbon dioxide, water and inorganic salts. Principles of photokatalytic process Photocatalytic reaction is affected by: a) the energy of the illuminating light, b) the ability of the catalyst to absorb light quantum, which is given by the size of particles and their chemical and crystallographic structure in a nano-scale, - nanocrystalline TiO2 c) the technical design … Advantages of practical applications of photocatalytic processes • • • • The photocatalysis is a modern technology, whose number of applications grows exponentially. It fulfils a conception of sustainable development and improvement of quality of life in a near future: High energy demands tends to use other alternative energy sources like the solar energy, whose application does not increase an amount of carbon dioxide in the atmosphere. Photocatalytic oxidation processes use natural resources without chemicals. Photocatalytic degradation of organic compounds used in air and water purification does not produce other wastes burdening the environment. Connection of photocatalysis with membrane technologies improves a potential of both technologies. A potential of photocatalysis in an area of agricultural and food technologies: • New ecological system for treatment of waste water, groundwater and production of drinking water. • Improved sanitation and hygienics in industrial workplaces, households and application of surfaces with photocatalytic coating. • Higher air quality, removing of microorganisms, toxic compounds, odours and ethylene in working and storage areas. • Economical benefits in comparison with conventional techniques. Phenolic substances decomposition Fotokatalytický rozklad fenolu - vliv teploty 1,00 0,90 0,80 oC 30 st. C c/co (mg/l) 0,70 oC 40 st.C 0,60 oC 50 st.C 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0 5 10 15 20 čas (m in) Time (min) 25 30 35 40 Decomposition of oxalic acid Legend: p1, p2 – two trials made under the same conditions with catalyst, pra – the same experiment with no catalyst used 10 9 conductivity (mS) 8 p2 7 pra 6 p1 5 4 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 time (min) 120 140 160 180 200 Thank you for your attention MODELOVÁNÍ A SIMULACE POTRAVINÁŘSKÝCH VÝROB Modelling and simulation of food processes and technology Příklad 1: Kontinuální chromatografická separace Příklad 2: Bezodpadová výroba cukru a ethanolu v cukrovaru Example 1: Continuous chromatography separation Example 2: Non-waste production of etanol and sugar Continuous chromatography separation Diskontinuální a kontinuální chromatografická separace KCHS-SMB-8-N Continuous chromatographic separator kontinuální chromatografický separátor princip založen na chromatografickém systému se simulovaným tokem pevné fáze pevná fáze: Lewatit MDS 1368 Na kolona: vnitřní objem 1 l, délka 2000 mm maximální tlak 0.4 MPa celkový příkon: 2 kW Diskontinuální a kontinuální chromatografická separace Modelování průběhu procesu 1 y 3 2 4 5 7 6 8 dm=ρdV=ρAdx dmr,in/dτ dmr,out/dτ P1 1 2 3 4 0 x x x+dx 5 6 7 8 P2 Feed Extract Eluent Raffinate P3 c r (1 ) K r qr f (cr ) K r cr 2 c r ( x) c ( x) Dr vr r 2 x x cr ( 0) cr ( 0; x) v c r r cr c in x 0 Dr QEx 4 Liquid p. 2 5 QRe Section II c r 0 x x L QE Section I 3 Section IV Solid p. 1 8 QF 6 7 Section III QRa P5 Simulace procesu Diskontinuální a kontinuální chromatografická separace Řízení procesu – distribuované řízení výpočet distribučních koeficientů z diskontinuálních měření odhad operačních parametrů na počátku procesu archivace měřených hodnot vyhodnocování běžících procesů fuzzy řízení Operátorský panel Základní schéma řízení SMB CHROMATOGRAPHY STATION PC Standard Industrial Signals WinCC PLC OPC SERVER RS 232 conductivity, refraction MATLAB DATABASE Diskontinuální a kontinuální chromatografická separace diskontinuální separace kontinuální separace Aplikace Desorption curve for lactose hydrolyzate g/l 60 GOS 50 Lac Glc Gal 40 30 20 10 0 0 Frakcionace melasy: - izolace betainu - izolace sacharosy 10 20 30 40 50 60 t/min Frakcionace hydrolyzované syrovátky: - izolace galaktooligosacharidů Modelling and Simulation Non-waste production of sugar and ethanol in sugar factory •Biofuel production •Implementation of novel processes •Crystallization of stillage Standard scheme Technological scheme of TTD TTD scheme –cont. Model of TTD scheme Model of TTD scheme : 5st part New scheme of ICT Prague New scheme of ICT Prague – cont. Complete technological scheme that would connect sugar and ethanol production. EXHAUSTED PULP Extraction Raw juice filtration (pulp separation) RAW JUICE Beet pulp Microfiltration of raw juice RETENTATE Film evaporating (permeate thickening) PERMEATE Cooling crystallization (during the campaign) RAW SUGAR Refinery Fermentation Partial stillage recirculation Fig.: SUGAR BEET WHITE SUGAR ICT Prague Storage of mother liquor (during the campaign) MOLASSES Molasses fermentation MOTHER LIQUOR Dilution and fermentation of mother liquor (out of the campaign) CRUDE ETHANOL Distillation Refinery STILLAGE BIOETHANOL DRIED BEET PULP Stillage thickening Crystallization NaSOKSO 24, 24 Drying FEEDING PELLETS Stillage Crystallization Fig. : Results of mass balance Model 1: 100 % of raw juice is used for sugar production, i.e. 100 % of juice goes to purification Model 5: total processing of raw juice to ethanol, i.e. 0 % of juice goes to purification. Model 1: CONCLUSION If all raw juice is used for sugar production, we could obtain: 28 t/h of sugar, 19 t/h of ethanol, 40 t/h of feeding pellets 21 t/h of carbon dioxide Model 5: Using all raw juice for fermentation yields: 0 t/h of sugar, 31 t/h of ethanol, 43 t/h of feeding pellets 36 t/h of carbon dioxide. The shown scheme provides large possibilities to suggest production according to calculations monitoring a financial profit from the product sales. A large amount of produced CO2 is also valuable byproduct for beverage industry. Salt content in dried beet pulp can be reduced by crystallization. Also this potentiality will be evaluated. Thank you for your attention Bezodpadová výroba cukru a ethanolu v cukrovaru Kombinovaná technologie VŠCHT: Membránová filtrace, fermentace a přímá krystalizace surové šťávy
Podobné dokumenty
+ p - Odbor termomechaniky a techniky prostředí
κ 1 v0 κ 1 p0 κ p * v * p 0v 0 p * v * w* κ p * v *
Víceelektrický náboj, coulombův zákon, intenzita elektrického pole
Vstupním signálem z počítače určujeme náboj (velikost i polaritu) předávaný v nabíjecí jednotce každé kapce. Určujeme tím polohu na papíře, kam dopadne. K vytvoření jednoho znaku je potřeba asi 100...
VíceDuální inhibice — nová perspektiva v léčbě hypercholesterolémie
je jeho budoucnost především spojována s kombinací se statiny (8). Podle do současnosti publikovaných studií je účinek ezetimibu aditivní k léčbě základní dávkou statinu. Byla ověřována účinnost to...
VíceFiltrace odpadní vody - aundry
Naučíte se základům technologie filtrace přes membrány a jak je možné je využívat při úpravách odpadní vody z prádelen. Budete schopni zvolit optimální metodu filtrace jak podle kvality vody, k...
VícePOTENCIÁL ELEKTRICKÉHO POLE ELEKTRICKÉ NAPĚTÍ
G E = −grad ϕ G Známe-li potenciál ϕ = ϕ ( r ) = ϕ ( x, y, z ) ve všech bodech elektrického pole, G lze určit složky intenzity Ex , E y , Ez a tím také vektor E v libovolném bodě pole.
VíceVIII. sympozium SPP
Necrotizing enterocolitis (NEC) is a devastating, often fatal disease affecting 3-8% of very low birth weight infants. Rates vary among centers, suggesting that subtle differences in daily practice...
Více