Polymeric catalytic composites for continuous-flow photodegradation of methylene blue in water

In this thesis paper, a new soft material, bicontinuous interfacially jammed emulsion gels ('bijels',) was made through the interpenetration of two immiscible fluids, generating a bicontinuous structure due to the presence of colloidal particles at the interface between the two phases. The structure of the bijel material is formed of multiple micrometer size channels which leads to its possible applications in several fields, including catalytic reactions. For the implementation of the bijel channels in the reactor field, they are loaded with catalytic particles, and they technically become the walls of the reactor itself. A sample reaction has been chosen, that is the photodegradation of methylene blue, a dye mostly present in wastewater from the textile industry. The catalyst tested is mesoporous carbon nitrate (mpgC3N4), which is already well known for its excellent properties in heterogeneous photocatalysis. The experiments conducted provided good results, showing its promising activity in the field of reactor design.

In questo lavoro di tesi, è stato realizzato un nuovo soft material, chiamato bicontinuous interfacially jammed emulsion gels ('bijels'), attraverso la compenetrazione di due fluidi immiscibili, generando una struttura bicontinua dovuta alla presenza di particelle colloidali all'interfaccia tra le due fasi. La struttura del materiale bijel è formata da canali multipli di dimensioni micrometriche il che porta a possibili applicazioni in diversi campi, tra cui le reazioni catalitiche. Per l'implementazione dei canali del bijel, essi vengono caricati con le particelle catalitiche e diventano tecnicamente le pareti del reattore stesso. È stata scelta una reazione campione, ovvero la fotodegradazione del blu di metilene, un colorante prettamente presente nelle acque reflue dell’industria tessile. Il catalizzatore testato è il nitrato di carbonio mesoporoso (mpgC3N4), già noto per le sue eccellenti proprietà nella fotocatalisi eterogenea. Gli esperimenti condotti hanno dato buoni risultati, dimostrando la sua promettente attività nel campo della progettazione di reattori.