Indagine preliminare su catalizzatori a base di ossidi metallici per l'abbattimento di ozono

In recent years increasing attention in the scientific and patent literature has been devoted to new and more efficient catalysts for the ozone abatement. Ozone is in fact a dangerous gas for human health: its inhalation causes severe damage to the respiratory system and has a negative impact on the nervous and immune systems. Punctual sources of in-door release of this gas, e.g. in the offices, are equipments that make use of electrical discharges or ultraviolet radiation, such as printers, copiers, fax machines, air conditioners, etc. Important sources in the open environment are the waste water purification plants that use ozonization as a disinfection technique. Regarding in-door pollution, it is of particular concern the problem of the high ozone concentrations in the cabins of the aircrafts at high altitude due to the input of air rich in this gas from outside. Finally, ozone can also be formed by the reactions of volatile organic compounds with the NOx in the processes related to photochemical smog. For these reasons it assumes particular importance the development of air purification systems based on catalysts which allow an efficient ozone removal from gaseous streams by conversion of it into oxygen. In this context, the present thesis aims to carry out a preliminary investigation about some metal oxide based catalysts supported on glass for the O3 removal, with particular emphasis to their activity and stability. The determination of the performance of the synthesized catalysts was achieved in a flow reactor for measuring expressly constructed which has also enabled us to evaluate the influence of parameters such as temperature, humidity, partial pressure of oxygen and concentration of O3 on the abatement rate of this pollutant. These results have been related to the knowledge currently available in the specific literature, which are exposed in this thesis together with the most supported hypothesis on the reaction mechanisms.

Negli ultimi anni una crescente attenzione nella letteratura scientifica e brevettuale è stata rivolta alla ricerca di nuovi e più efficienti catalizzatori per l' abbattimento di ozono. L'ozono è infatti un gas pericoloso per la salute umana: la sua inalazione provoca gravi danni al sistema respiratorio e ha conseguenze negative anche sul sistema nervoso e immunitario. Sorgenti di rilascio puntuali di tale gas in ambienti chiusi quali uffici sono le apparecchiature che fanno uso di scariche elettriche o di radiazioni ultraviolette, quali ad esempio stampanti, fotocopiatrici, fax, condizionatori d'aria ecc. Importanti sorgenti in ambiente aperto sono invece gli impianti di depurazione delle acque che sfruttano l'ozonizzazione quale tecnica di disinfezione. Particolarmente sentita è poi la problematica relativa alle alte concentrazioni di ozono presenti nelle cabine degli aerei in alta quota dovuta all'immissione di aria ricca di questo gas dall'esterno. Infine, l' ozono può formarsi anche dalle reazioni dei composti organici volativi con gli NOx nei processi legati allo smog fotochimica. Per queste ragioni assume particolare importanza lo sviluppo di sistemi di purificazione dell'aria basati su catalizzatori che permettano una efficiente rimozione dell'ozono da flussi gassosi per trasformazione di questo in ossigeno. In questo ambito la presente tesi si propone di svolgere un'indagine su alcuni catalizzatori a base di ossidi metallici supportati su vetro, verificando e confrontando la loro attività e stabilità. La determinazione delle performance dei catalizzatori sintetizzati è avvenuta mediante un reattore di misura in flusso appositamente costruito che ci ha inoltre permesso di valutare l'influenza di parametri quali la temperatura, l'umidità, la pressione parziale di ossigeno e la concentrazione stessa di O3 sulla velocità di abbattimento di questo. Tali risultati sono messi in relazione alle conoscenze attualmente disponibili in letteratura, le quali sono esposte in questa tesi insieme alle ipotesi più accreditate sui meccanismi di reazione.