Opracowanie technologii otrzymywania nanostrukturalnych katalizatorów tlenkowych do oczyszczania powietrza z toksycznych lotnych związków organicznych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Opracowanie technologii otrzymywania nanostrukturalnych katalizatorów tlenkowych do oczyszczania powietrza z toksycznych lotnych związków organicznych"

Monika Maciejewska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Opracowanie technologii otrzymywania nanostrukturalnych katalizatorów tlenkowych do oczyszczania powietrza z toksycznych lotnych związków organicznych ( )

2 Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka Instytucja zarządzająca: Ministerstwo Rozwoju Regionalnego Instytucja pośrednicząca: do 31 sierpnia 2011 r. Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, potem Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Oś priorytetowa 1. Badania i rozwój nowoczesnych technologii Cel: zwiększenie znaczenia sektora nauki w gospodarce poprzez realizację prac B+R w kierunkach uznanych za priorytetowe dla rozwoju społecznogospodarczego kraju. 1.1 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy Strategiczne programy badań naukowych i prac rozwojowych

Badania i rozwój nowoczesnych technologii Cel: zwiększenie znaczenia sektora nauki w gospodarce poprzez realizację prac B+R w kierunkach uznanych za

3 Lotne związki organiczne (LZO) temperatura wrzenia w zakresie: C np. alkohole, ketony, węglowodory alifatyczne i aromatyczne, masowo używane jako rozpuszczalniki bezpośrednio szkodliwe dla zdrowia i życia ludzi jako substancje toksyczne, często o charakterze kanceroi mutagennym. uczestniczą w przemianach fotochemicznych w przyziemnej warstwie atmosfery przyczyniając się do powstania tzw. smogu fotochemicznego

bezpośrednio szkodliwe dla zdrowia i życia ludzi jako substancje toksyczne, często o charakterze

4 Źródła LZO przemysł chemiczny: farby i lakiery, kleje, zmywacze, herbicydy, pestycydy, tworzywa sztuczne, przemysł samochodowy, lotniczy, morski, elektroniczny: odtłuszczanie powierzchni metalicznych, procesy wydobywania i spalania paliw: przeróbka ropy naftowej, ciężka synteza organiczna, transport drogowy, powietrzny i morski. przemysł kosmetyczny i farmaceutyczny poligrafia przemysł spożywczy rolnictwo utylizacja odpadów stałych

wydobywania i spalania paliw: przeróbka ropy naftowej, ciężka synteza organiczna, transport drogowy,

5 Regulacje prawne dotyczące LZO na świecie i w Polsce US 1990 Clean Air Act, Dyrektywa Rady Europy 1999/13/WE Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2004/42/WE Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (2003) Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji (2004) Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących ograniczenia emisji LZO powstających w wyniku wykorzystania rozpuszczalników organicznych w niektórych farbach, lakierach, preparatach do odnawiania pojazdów (2007) W kwestii emisji LZO do atmosfery od dnia 1 stycznia 2007 r. obowiązuje w Polsce prawo unijne.

wielkości emisji (2004) Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących ograniczenia emisji LZO powstających w wyniku wykorzystania

6 Usuwanie LZO spalanie wysokotemperaturowe ~ 1000 o C wysokie koszty eksploatacyjne wtórna emisja toksycznych zanieczyszczeń (tlenki azotu, dioksyny) spalanie katalityczne < 400 o C niższa energoi kosztochłonność

toksycznych zanieczyszczeń (tlenki azotu, dioksyny)

7 Katalizatory spalania LZO bardzo aktywne metale szlachetne (np. Pd, Pt) podatne na zatrucie bardzo drogie tlenki metali przejściowych (np. Cr, Mn, Cu, Co, Ni) mniej aktywne znacznie tańsze

8 POMYSŁ: Zaprojektowanie formuły katalizatora tlenkowego z wykorzystaniem prekursorów typu hydrotalkitu szansa na zwiększenie aktywności

9 Podstawowe wiadomości o hydrotalkitach

10 Nomenklatura HT = Hydrotalcite = hydrotalkit HTlc = Hydrotalcite-like compounds = związki hydrotalkitopodobne LDHs = Layered Double Hydroxides = podwójne wodorotlenki warstwowe Anionic Clays = anionowe minerały ilaste

hydrotalkitopodobne LDHs = Layered Double Hydroxides =

11 Naturalny hydrotalkit Mg 6 Al 2 (CO 3 )(OH) 16 4(H 2 O) Mg 0.75 Al 0.25 (OH) 2 (CO 3 ) H 2 O perlistobiałe bryłki hydrotalkitu na serpentynicie Snarum, Vikersund, Buskerud, Norwegia

5 H 2 O perlistobiałe bryłki hydrotalkitu na

12 Struktura Mg(OH) 2 brucyt warstwa oktaedrów (Mg w otoczeniu 6 grup OH) [M 2+ 1-x M3+ x (OH) 2 ](An- x/n ) mh 2 O związek typu hydrotalkitu podstawienie M 2+ przez M 3+ w warstwie brucytowej warstwa brucytopodobna przestrzeń międzywarstwowa z anionami i wodą

hydrotalkitu podstawienie M 2+ przez M 3+ w warstwie brucytowej

13 Stopień podstawienia kationu M 2+ kationem M 3+ w naturalnym HT x = 0.25 w syntetycznych HT 0.2 < x < 0.33

14 Kombinacje jonów w związkach typu HT Kationy M 2+ : Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ca, Pb... Kationy M 3+ : Al, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, La, V, Te, + REE: Y, Dy, Sm... Można też wprowadzać kationy M + (Li) lub M 4+ (Zr, Sn)

15 Aniony : nieorganiczne : Cl -, F -, Br -, I -, ClO 4-, ClO 3-, NO 3-, IO 3-, OH -, CO 3 2-, SO 4 2-, CrO 4 2-, [Fe(CN) 6 ] 4-, V 10 O 28 6-, heteropolianiony organiczne : cytryniany, octany, bursztyniany, szczawiany...

16 Proszkowa dyfrakcja rentgenowska - podstawowa metoda identyfikacji faz hydrotalkitowych Mg 0.75 Al 0.25 (OH) 2 (CO 3 ) MgAl(3:1) Refleksy służące identyfikacji struktury HT

17 synteza hydrotalkitów (współstrącanie) rozkład termiczny hydrotalkitów o C hydrotalkit tlenki mieszane i fazy spinelowe

18 Unikatowe właściwości tlenków otrzymanych przez rozkład termiczny HT Rozmaitość składów chemicznych Duża powierzchnia właściwa Bardzo małe rozmiary krystalitów Homogeniczna dyspersja metali Efekt pamięci szansa na uzyskanie aktywnych katalizatorów

właściwa Bardzo małe rozmiary krystalitów Homogeniczna

19 Doświadczenie zespołów realizujących PUBLIKACJE K. Bahranowski, E. Bielańska, R. Janik, T. Machej, E.M. Serwicka, LDH-derived catalysts for complete oxidation of volatile organic compounds 34 (1999) K. Bahranowski, J. Haber, J. Janas, R. Janik, T. Machej, L. Matachowski, A. Michalik, H. Sadowska, E.M. Serwicka, Hydrotalcite-derived catalysts for removal of nitrogen-containing volatile organic compounds, Stud. Surf. Sci. Catal. 130 (2000) 599. J. Janas, R. Janik, T. Machej, E.M. Serwicka, E. Bielanska, E. Bastardo-Gonzalez, W. Jones, Cr-doped Zr, Si-mesoporous molecular sieves as catalysts of CH 2 Cl 2 oxidation, Catal. Today 59 (2000) 241. K. Bahranowski, A. Gawel, R. Janik, J. Komorek, T. Machej, A. Michalik, E.M. Serwicka, W. Włodarczyk, Catalytic combustion of trichloroethylene over Pd-doped Ti-pillared montmorillonites, Pol. J. Chem. 77 (2003) 675. E.M. Serwicka, K. Bahranowski, Environmental catalysis by tailored materials derived from layered minerals, Catal. Today, 90 (2004) 85. R. Dula, R. Janik, T. Machej, J. Stoch, R. Grabowski, E.M. Serwicka, Mn-containing catalytic materials for the total combustion of toluene: The role of Mn localisation in the structure of LDH precursor Catal. Today 119 (2007) 327. M. Zimowska, A. Michalik-Zym, R. Janik, T. Machej, J. Gurgul, R.P. Socha, J. Podobiński, E.M. Serwicka, Catalytic combustion of toluene over mixed Cu-Mn oxides, Catal. Today 119 (2007) 321. PATENTY PL , K. Bahranowski, E.M Serwicka, T. Machej, A. Michalik, R. Janik, H. Piekarska- Sadowska, J. Janas Sposób wytwarzania katalizatora do pełnego utleniania zanieczyszczeń organicznych zawierajacych chlor (2003). PL , K. Bahranowski, E.M Serwicka, T. Machej, A. Michalik, R. Janik, H. Piekarska- Sadowska, J. Janas Sposób suszenia modyfikowanego montmorilonitu, służącego jako nośnik katalizatora palladowego do utleniania zanieczyszczeń organicznych zawierających chlor (2003).

Surf. Sci. Catal. 130 (2000) 599. J. Janas, R. Janik, T. Machej, E.M. Serwicka, E. Bielanska, E. Bastardo-Gonzalez, W.

20 Dziękuję za uwagę

Podobne dokumenty

UNIWERSYTET JAGIELLOŃSKI W KRAKOWIE

UNIWERSYTET JAGIELLOŃSKI W KRAKOWIE UNIWERSYE JAGIELLOŃSKI W KRAKOWIE AUOREFERA Selective catalytic ammonia oxidation into nitrogen and water vapour in the presence of multicomponent oxide systems doped with noble metals MAGDALENA JABŁOŃSKA