CZ2009870A3 - Katalyzátor pro úplnou oxidaci tekavých organických látek na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby - Google Patents
Katalyzátor pro úplnou oxidaci tekavých organických látek na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2009870A3 CZ2009870A3 CZ20090870A CZ2009870A CZ2009870A3 CZ 2009870 A3 CZ2009870 A3 CZ 2009870A3 CZ 20090870 A CZ20090870 A CZ 20090870A CZ 2009870 A CZ2009870 A CZ 2009870A CZ 2009870 A3 CZ2009870 A3 CZ 2009870A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- catalyst
- geopolymer
- volatile organic
- organic compounds
- mixture
- Prior art date
Links
Abstract
Katalyzátor pro úplnou oxidaci tekavých organických látek na bázi geopolymeru, obsahuje nejméne jeden druh katalyticky aktivního centra, a to kationty platiny, paladia, železa, medi nebo kobaltu. Katalyzátor muže být tvarovaný nebo práškový. Zpusob výroby katalyzátoru spocívá v tom, že smes pred vytvrzením nebo po vytvrzení, obsahující alespon jeden alkalický aktivátor a alespon jeden hlinitokremicitan, v sodné, draselné, draselnovápenaté nebo sodnovápenaté forme, v tvarovaném nebo práškovém stavu se upraví pridáním roztoku obsahujícího kationty potrebné pro vytvorení katalyticky aktivních center. Muže se dále upravit iontovou výmenou nebo impregnací. Zpusob výroby katalyzátoru muže být modifikován prídavkem roztoku soli alespon jednoho prechodového nebo vzácného kovu. Muže být též modifikován prídavkem roztoku amonné soli, soli prechodového kovu nebo vzácného kovu a následným zahríváním na teplotu nejméne 450 .degree.C v prostredí plynu obsahujícího 2 až 100 % obj. kyslíku. Zpusob výroby katalyzátoru muže být též modifikován prídavkem cásticového nebo vláknitého plniva, odlitím do forem nebo granulací.
Description
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru a způsob jeho výroby
Oblast techniky
Vynález se týká katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru a způsobu jeho výroby. Jedná se o katalyzátor pro úplnou oxidaci halogenovaných i nehalogenovaných organických látek, oxidu uhelnatého a jejich směsí v odpadních plynech.
Dosavadní stav techniky
Těkavé organické látky (VOC, z anglického volatile organic compounds), halogenované i nehalogenované, a CO v odpadních plynech a odpadním vzduchu vypouštěných do atmosféry představují závažný problém v oblasti ochrany ovzduší (Atmospheric Environment 33 (1999) 1821-1845). VOC obsažené ve vzduchu jsou jednou ze složek uplatňujících se při vzniku přízemního ozónu. Způsobují širokou škálu vážných zdravotních a ekologických dopadů (Environmental Pollution 157 (2009) 3001-3009). Hlavními zdroji VOC v ovzduší jsou výfukové plyny ze spalovacích motorů v automobilové dopravy, odpařování pohonných hmot, zplodiny vznikající při spalování topiv pro lokální vytápění, používá rozpouštědel a průmyslové exhalace (Science of the Total Environment 389 (2008) 429-440).
Vzhledem ktomu, že VOC představují vysokou zátěž pro životní prostředí, jejich emise jsou omezeny zákonnými limity a v mnoha zdrojích jsou zachycovány a zneškodňovány. Zařízení pro zneškodňování VOC jsou svojí konstrukcí určena pro čištění odpadního vzduchu a odpadních plynů.
Zařízení pro snižování a omezování emisí VOC pro čištění odpadního vzduchu a odpadních plynů pracují na bázi termické nebo heterogenní katalytické oxidace, tzv. dopalování, nebo na bázi sorpce na sorpčním médiu, nejčastěji na aktivním uhlí a na polymerních nebo anorganických sorbetech. Vysoký obsah VOC v odpadních plynech se snižuje pomocí kondenzace. Adsorpce, absorpce a kondenzace VOC nedestruují VOC, ale převádí je na jiné médium. Vlhkost vzduchu však vede ke vzniku kondenzátů směsí VOC s vodou v kondenzačních zařízeních a omezuje sorpční kapacitu zařízení využívajících sorpční pochody. Využití složitějších směsí VOC, které jsou získávané nedestruktivními procesy, je často ekonomicky problematické a je nutné je dále zneškodňovat.
. 2
Byly popsány postupy zneškodňování VOC využívající částic aerosolu generovaných elektrickým výbojem, úpravou vzduchu negativně nabitými ionty vzduchu, bombardováním elektronovým paprskem, UV-fotooxidací a dalšími způsoby (Critical Reviews in Environmetital Science and Technology 39 2009 41-78). Tyto postupy však většinou nenalézají širšího uplatnění. Popsané jsou i postupy využívající polopropustných membrán (Journal of Hazardous Materials 160 (2008) 265-288),
Katalytická oxidace VOC přináší oproti termické oxidaci výhodu spočívající v možností pracovat při nižších teplotách. Oproti sorpčním technikám přináší katalytická oxidace VOC výhodu nepřetržitého procesu bez nutnosti regenerace sorpčního materiálu po vyčerpání sorpční kapacity. Často jsou použity i postupy, které s výhodou kombinují sorpci a dopalování (KR20010045069). Sorpční médium může být s výhodou obohaceno katalyticky aktivní látkou, což umožňuje provádět sorpci a následnou oxidaci sorbovaných látek na stejném loži (WO9948593).
Tradičními katalyzátory pro proces katalytické oxidace VOC jsou nanesené vzácné kovy na alumině, silice apod. Další významnou skupinou katalyzátorů pro oxidaci VOC a CO jsou oxidy přechodových kovů (US4065543) a směsi oxidů přechodových kovů (US4816609). Byly popsány katalyzátory na bázi nestechiometrických krystalických látek obsahujících stroncium, kovy alkalických zemin a měď (WO 0076635). Jsou popsány příklady použití směsných katalyzátorů na bázi směsí vzácných kovů a oxidů přechodových kovů (WO9620787). Jako katalyzátory kombinující vysokou aktivitu a selektivitu jsou popisovány materiály na bázi V2O5-WO3/TiO2 (Catal. Today 35 (1997) 97-105). Katalyticky aktivní vanad může být nanesen i na silice (US4389336) nebo alumině nebo na směsi různých katalytických nosičů.
Jako žádoucí se tak jeví použití robustního levnějšího materiálu s nižší náročností na strukturní vlastnosti při zachování jeho katalytické aktivity. Pro tento účel je proto navrhován geopolymer. Termín geopolymer byl zaveden v roce 1979 Davidovitsem. Jedná se o anorganické materiály připravované obvykle reakcí různých typů hlinitokřemičitanů s hydroxidy, uhličitany nebo křemičitany alkalických kovů a kovů alkalických zemin. Výsledkem je amorfní nebo semikrystalický monolitický materiál vykazující vysokou pevnost a odolnost vůči vysokým teplotám a chemikáliím. Příprava geopolymerů, na rozdíl od syntézy krystalických hlinitokřemičitanů neboli zeolitů, probíhá za normální nebo mime zvýšené teploty a za normálního tlaku, přičemž dochází k vytvrzení celého objemu reakční směsi. Například v patentovém spisu WO9941191 je uveden způsob výroby krystalického hlinitokřemičitanů neboli zeolitu hydrotermální alkalickou aktivací polétavých popílků. Podstatným rozdílem a nevýhodou tohoto způsobu výroby oproti přípravě geopolymerů a katalyzátorů na jejich bázi je nutnost použití teploty v rozmezí 100 až 300 °C a hydrotermálních podmínek, tedy autoklavu. Ačkoliv způsoby přípravy geopolymerů s použitím různých zdrojů hliníku a křemíku jsou již známy, využití těchto nebo podobných materiálů vzniklých alkalickou aktivací pro katalytické procesy pro úplnou oxidaci VOC nebylo doposud popsáno. Pro sjednocení pojmů budou všechny materiály na bázi amorfních hlinitokřemičitanů, které vznikly jejich alkalickou aktivací za normální nebo mírně zvýšené teploty a za normálního tlaku a následným vytvrzením reakční směsi v celém objemu, označovány jako geopolymery pro odlišení od ostatních amorfních hlinitokřemičitanů.
Je popsáno použití geopolymerů jako stavebního (patenty FR2490626, US4509985) a konstrukčního (patenty US4888311, US5798307) materiálu, dále je popsáno využití geopolymerů pro solidifikaci nebezpečných odpadů, především různých přechodových kovu (patent US4859367) a použití geopolymerů jako sorbentů kationtů z odpadních vod (Journal of Colloid and Interface Science 300 (2006) 52—59). Poslední dvě oblasti použití geopolymerů se týkají nevratného zachycování kationtů přechodových kovů v geopolymemí struktuře, nikoliv jejich použití v katalytických procesech.
Kromě katalyzátorů na bázi krystalických hlinitokřemičitanů neboli zeolitu jsou známy katalyzátory na bázi amorfních hlinitokřemičitanů. Například v patentovém spise US5503818 je popsán převážně amorfní hlinitokřemičitanový katalyzátor, který se vyrábí smícháním zdroje oxidu křemíku, oxidu hliníku a alkalického kovu. Jeho syntéza probíhá za hydrotermálních podmínek a následný produkt se separuje z vodného roztoku. Nevýhoda tohoto způsobu spočívá v nutnosti provádět přípravu katalyzátoru za hydrotermálních podmínek a potřebě separovat výsledný produkt z reakční směsi.
V patentovém spise RU2205685 je popsán způsob výroby vysokoporézniho pevného hlinitokřemičitanového kompozitu jako absorbentu nebo nosiče katalyzátoru smícháním montmorilonitu a amorfního oxidu hlinitého a úpravě této směsi v kyselině dusičné. Nevýhoda tohoto způsobu spočívá ve složitosti zpracování výchozích látek a nutnosti kalcinace konečného produktu pro dosažení požadovaných mechanických vlastností.
V patentovém spisu US 3691101 se uvádí příprava zeolitického katalyzátoru, tedy krystalic kého hiinitokřemičitanu obsahujícího kationty kovů ze I.B, IV.B, V.B, VI.B a VII.B skupiny periodické soustavy prvků iontovou výměnou nebo impregnací. Odlišnost a nevýhoda tohoto katalyzátoru spočívá v tom, že jako aktivní hlinitokřemičitan s kationty přechodových kovů je použit práškový krystalický zeolit, u kterého je pro přípravu tvarovaného katalyzátoru zapotřebí použít dodatečně přidaného pojivá.
V patentovém spise EP 1409432 je popsán modifikovaný geopolymemí materiál, který může obsahovat jeden nebo více multivalentních kationtů z2., 3., 4., 5., 6., 11., 12., 13., 14., 15. nebo 16. skupiny periodické soustavy prvků. Z popisu vynálezu však dále vyplývá, že uvedené kationty slouží především ke stabilizaci a propojení geopolymemí struktury, a tedy jsou spíše zabudovány do geopolymemí struktury a nenacházejí se v kationtových pozicích.
V patentovém spise EP 1879740 je popsán kompozitní geopolymemí materiál s nízkým koeficientem teplotní roztažnosti, vhodný například pro výrobu honecombu nebo voštin neboli tvarovaného nosiče katalyzátoru. Není však popsáno přímé použití tohoto materiálu jako katalyzátoru ani přidání kationtů přechodových kovů. Další nevýhodou je, že pro zachovaní rozměrové stability je nutná kalcinace konečného produktu.
Výše uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru a způsob jeho výroby podle vynálezu.
Podstata vynálezu
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahuje nejméně jeden druh katalyticky aktivního centra vybraného ze skupiny zahrnující kationty přechodových a vzácných kovů.
Výhodný katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru je. že geopolymer je tvarovaný.
Další výhodný katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopoíymeru je, že vzácným kovem je platina nebo paladium.
Další výhodný katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru je, že přechodovým kovem je železo nebo měď nebo kobalt.
Způsob výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopoly meru spočívá v tom, že směs ve stádiu vybraném ze skupiny, zahrnující stádium před vy tvrzením a stádium po vytvrzení, obsahující alespoň dvě složky, a to alespoň jeden alkalický aktivátor a alespoň jeden hlinitokřemičitan, se upraví alespoň přidáním alespoň jednoho činidla, kterým je roztok obsahující kationy potřebné pro vytvoření katalyticky aktivních center.
Při výhodném způsobu výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru se směs ve stádiu po vytvrzení vybraná ze skupiny, zahrnující sodnou, draselnou, draselnovápenatou a sodnovápenatou formu, upraví alespoň iontovou výměnou nebo impregnací.
Při výhodném způsobu výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru další úprava spočívá v tom, že se přidá roztok soli alespoň jednoho přechodového nebo vzácného kovu.
Při výhodném způsobu výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru další úprava spočívá v tom, že se přidá roztok amonné soli a roztok soli alespoň jednoho přechodového nebo vzácného kovu a následně se zahřívá na teplotu nejméně 450 °C v prostředí plynu obsahujícího 2 až 100 % obj. kyslíku.
Při výhodném způsobu výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru se ke směsi ve stádiu před vytvrzením přidají jako další činidlo kationty nejméně jednoho přechodového kovu ve formě soli.
Při výhodném způsobu výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru se ke směsi ve stádiu před vytvrzením přidá jako další složka nejméně jedno plnivo z výčtu, obsahujícího částicová plniva a vláknitá plniva.
Při výhodném způsobu výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru další úprava spočívá v tom, že se směs nalije do forem.
Při výhodném způsobu výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru další úprava spočívá v tom, že se směs granuluje.
Bylo zjištěno, že připravené geopolymery, obsahující kationty alkalických kovu nebo kovů alkalických zemin, například sodík, draslík a vápník, lze iontovou výměnou kvantitativně převést do amonné, kyselé nebo kationtové formy, kde kationtem je kationt přechodového kovu. Dále bylo zjištěno, že vlastnosti těchto kationtů přechodových kovů v amorfní geopo lymemí mřížce odpovídají vlastnostem kationtů přechodových kovu v kationtových pozicích v krystalických hlinitokřemičitanech neboli zeolitech. V případě, že se kationt přechodového kovu přidá do směsi obsahující alkalický aktivátor a reaktivní hlinitokřemičitan, kterým muže být jakákoliv reaktivní kaolinová surovina kalcinovaná při teplotě 550 až 800 °C. například metakaolin, kalcinovaný lupek nebo jiné reaktivní hlinitokřemičilany. například vysokopecní struska, popílek, mikrosilika apod., pak výsledná geopolymemí struktura rovněž obsahuje část přidaných přechodových kovů v kationtových pozicích. Impregnace geopolymeru solemi vzácných kovů a následná kalcinace výsledného katalyzátoru vede ke vzniku klastrů vzácných kovů, které jsou obdobné jako klastry vznikající při impregnaci a kalcinaci zeolitů a dalších katalytických nosičů.
Na rozdíl od zeolitů se geopolymery vyznačují vysokou teplotní odolností, přičemž nedochází ke kolapsu struktury, což je známo v případě zeolitů. Další výhodou geopolymeru oproti katalytickým materiálům na bázi krystalických nebo amorfních hlinitokřemičitanů je možnost přípravy jakýchkoliv tvarů včetně složitých, například litím do forem, čímž odpadá nutnost provádět následnou kompaktaci katalyticky aktivního materiálu s dodatečně přidaným pojivém extrudací, tabletováním apod. Pro výrobu katalyzátorů v klasické formě granuli je výhodná granutace například na granulačním talíři. Vzhledem k podstatně nižšímu měrnému povrchu geopolymeru oproti zeolitům je použití katalyzátorů na bázi geopolymeru vhodné především v procesech, ve kterých lze nahradit katalyzátory na bázi oxidů se srovnatelným povrchem.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující platinu a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru s molárním poměrem SiO2: AI2O3 = 3,9 : 1 obsahuje 2 % hmotn. Pt.
Výchozí geopolymer v draselnovápenaté formě byl připraven smícháním směsi obsahující 50 g kalcinovaných odprašků lupku a 40 g mleté granulované vysokopecní strusky se 72 g draselného vodního skla o obsahu 20,1 % hmotn. SiO2 a 19,7 % hmotn. K2O. Molární poměry složek v reakční směsi byly následující: SiO2: A12O3 = 3,9 : 1, K2O : AbO< · 0.6 : I.
K.2O SiO? — 0.16: ί a Η2Ο : Κ2Ο = 16,5 : 1. Vytvrzování probíhalo po dobu 14 dni při laboratorní teplotě, poté byl geopolymemí monolit rozetřen na prášek.
Iontová výměna dvou gramů draselnovápenaté formy geopolymeru probíhala za laboratorní teploty ve 100 ml 0,1 M roztoku NH4NO3 po dobu 24 hodin za vzniku geopolymeru v amonné formě.
Poté byla vytvořena suspenze z lg geopolymeru v amonné formě a 100 ml destilované H2O. ke které bylo přidáno 100 ml roztoku Pt((NH3)4Cl2)).H2O, který obsahoval 2 % hmotn. Pt. Směs byla míchána po dobu 24 h při laboratorní teplotě. Po zfiltrování a usušení na vzduchu byl vzorek aktivován v proudu vzduchu při teplotě 450 °C po dobu 8 h, čímž byl získán katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující platinu.
Pro testování aktivity katalyzátorů při oxidaci děkanu v plynné fázi byla použita průtoková aparatura umožňující kontrolu složení reakční směsi uhlovodíků a O2 s He jako inertním mediem. Páry děkanu byly dávkovány do proudu inertního plynu o obsahu 6 % obj. kyslíku. Koncentrace děkanu, kyslíku, CO a CO2 byly analyzovány v „on-line uspořádání.pomocí plynové chromatografíe. Reaktor s pevným ložem granulovaného katalyzátoru byl vyhříván na reakční teplotu v rozsahu 100 až 250 °C. Katalyzátory pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru byly testovány při celkovém průtoku reakční směsi 100 ml.min'1, při koncentraci 6 % obj. O2 a 0,025 % obj. děkanu. Navážka katalyzátoru 100 mg odpovídala objemovému zatížení 60 000 h'1. Výsledky katalytických testů jsou shrnuty v tabulce I. Je významné, že oxidace je vysoce selektivní na tvorbu CO2, přičemž vznik CO nebyl detekován v celém rozsahu testovaných teplot.
Tabulka I
| Oxidace de | canu (%) | |||||
| Teplota (°C) | r 100 | 127 | 140 | 170 1 | 210 | 230 |
| Příklad 1 | 0 | 17 | 78 | 98 | 99 | 99 |
Z výsledků v tabulce I vyplývá, že již při teplotě 140 °C’ dochází k téměř 80% oxidaci děkanu na CO2 a při teplotách nad 170 °C oxidace děkanuje téměř 100%.
Příklad 2
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující paladium a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru s molárním poměrem SiO2: Al2Ch = 3,6 : 1 obsahuje 1,5 % hmotn. Pd.
Výchozí geopolymer v sodné formě byl připraven smícháním 10 g metakaolinu - kalcinovaných odprašků kaolinu o obsahu 43,5 % hmotn. AI2O3 a 53,7 % hmotn. SiO2 se 14 g alkalického aktivátoru, který sestával ze 12,2 g sodného vodního skla o obsahu 31,95 % hmotn. SiOa 17,73 % hmotn. Na20,1,1 g 49,38% roztoku NaOH a 0,7 g vody. Molámí poměry složek ve směsi pro přípravu geopolymeru byly tedy následující: SiO2: A12O3 = 3,6: 1. Na2O : AI2O3 =1:1, Na2O : SiO2 = 0,27 : 1 a H2O : Na2O =10:1, Vytvrzování probíhalo po dobu 48 hodin při teplotě 60 °C a poté po dobu 7 dní při laboratorní teplotě za vzniku výchozího geopolymeru v sodné formě. Poté byl geopolymemí monolit rozetřen na prášek.
Iontová výměna 2 g sodné formy geopolymeru probíhala za laboratorní teploty ve 100 ml 0,lM roztoku NH4NO3 po dobu 24 hodin za vzniku geopolymeru v amonné formě.
Poté byla vytvořena suspenze z lg geopolymeru v amonné formě a 100 ml destilované Η2Ο. ke které bylo přidáno 100 ml roztoku Pd(NO3)2, který obsahoval 1,5 % hmotn. Pd. Směs byla míchána po dobu 24 h při laboratorní teplotě. Po zfiltrování a usušení na vzduchu byl vzorek aktivován v proudu vzduchu při teplotě 450°C po dobu 8 h, čímž byl získán katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující paladium.
Příklad 3
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující železo a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru s molárním poměrem SiO2: A12O3 = 3,7 : 1 obsahuje 2,5 % hmotn. Fe.
Geopolymer v amonné formě připravený dle úvodní části příkladu 2 byl následně převeden do železnaté formy iontovou výměnou tak, že 2 g geopolymeru v amonné formě byly přidány do 100 ml 0,lM roztoku Fe(NO3)2. Roztok byl míchán po dobu 24 hodin při laboratorní teplotě.
Poté byl geopolymer v amonné formě obsahující kationty železa promyt destilovanou vodou, odfiltrován, sušen na vzduchu a následně zahříván v proudu vzduchu při teplotě 450 O po dobu 2 hodin, čímž byl získán katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující kationty železa.
Pro testování aktivity katalyzátorů při oxidaci děkanu v plynné fázi byla použita průtoková aparatura popsaná v příkladu 1. Výsledky katalytických testů jsou shrnuty v tabulce II.
Tabulka II
| Teplota | konverze děkanu (%) | Selektivita na CO2 (%) | Selektivita na CO (%) |
| 212 | 0 | ||
| 327 | 8,4 | 90,4 | 9,6 |
| 358 | 24,0 | 90,5 | 9,5 |
| 386 | 47,2 | 91,0 | 9,0 |
| 414 | 70,9 | 91,3 | 8,7 |
| 441 | 83,8 | 91,6 | 8,4 |
Příklad 4
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující měď a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru s molárním poměrem S1O2: AI2O3 = 3,8:1 obsahuje 17,5 % hmotn. Cu.
Výchozí geopolymer v draselnovápenaté formě byl připraven smícháním směsi obsahující 50 g kalcinovaných odprašků lupku a 40 g mleté granulované vysokopecní strusky se 72 g draselného vodního skla o obsahu 20,1 % hmotn. SiO? a 19,7 % hmotn. K.2O. Molární poměry složek v reakční směsi byly následující: SiO2: AI2O3 = 3,8 : 1, K2O : AbOj O.ó : 1. K2O : SÍO2 = 0,16 : 1 a H2O : K2O = 16,5 : 1. Vytvrzování probíhalo po dobu 14 dní při laboratorní teplotě, poté byl geopolymemí monolit rozetřen na prášek.
Iontová výměna 2 g draselnovápenaté formy geopolymeru probíhala za laboratorní teploty ve 100 ml 0,1 M roztoku NH4NO3 po dobu 24 hodin za vzniku geopolymeru v amonné formě.
Poté byly 2 g geopolymeru v amonné formě přidány do 100 ml 0,1 M roztoku Cu(NO3)2. Sus penze byla míchána po dobu 24 hodin při laboratorní teplotě, poté byl geopoiymer v amonné formě obsahující kationty mědi promyt destilovanou vodou, odfiltrován, sušen na vzduchu a následně zahříván v proudu vzduchu při teplotě 450 °C po dobu 2 hodin, čímž byl získán katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopoiymeru obsahující kationty mědi.
Příklad 5
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopoiymeru obsahující kobalt a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopoiymeru s molámím poměrem S1O2: AI2O3 = 3,8:1 obsahuje 8,5 % hmotn. Co.
Geopoiymer v amonné formě připravený dle úvodní části příkladu 4 byl převeden do kobaltnaté formy iontovou výměnou dvou gramů geopoiymeru ve 100 ml 0.1M roztoku Co(NOj)2. Suspenze byla míchána po dobu 24 hodin při laboratorní teplotě, poté byl geopoiymer v amonné formě obsahující kationty kobaltu promyt destilovanou vodou, odfiltrován, sušen na vzduchu a následně zahříván v proudu vzduchu při teplotě 450 °C po dobu 2 hodin, čímž byl získán katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopoiymeru obsahující kationty kobaltu.
Pro testování aktivity katalyzátorů při oxidaci děkanu v plynné fázi byla použita průtoková aparatura popsaná v příkladu 1. Výsledky katalytických testů jsou shrnuty v tabulce 111. Z výsledků je patrné, že při zvýšení teploty dochází k přednostní tvorbě oxidu uhličitého.
Tabulka III
| Teplota | konverze děkanu (%) | Selektivita na CO2 (%) | Selektivita na CO (%) |
| 195 | 0 | ||
| 264 | 1,1 | 74,3 | 25,7 |
| 302 | 3,1 | 81,0 | 19,0 |
| 348 | 10,0 | 81,8 | 18,2 |
| 383 | 25,6 | 84,6 | 15,4 |
| 434 | 85,7 | 90,8 | 9,2 |
| 477 | 100,0 | 98,5 | 1,5 |
| 504 | 99,1 | 99,0 | 1,0 |
il
Příklad 6
Granulovaný katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující měď a způsob jeho výroby :
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru s molámím poměrem S1O2: AI2O3 = 3,8:1 obsahuje 0,3 % hmotn. Cu.
Výchozí geopolymer v sodnovápenaté formě byl připraven smícháním směsi obsahující 155 g kalcinovaných odprašků lupku a 135 g mleté granulované vysokopecní strusky se 225 g sodného vodního skla o obsahu 20,1 % hmotn. SiO2 a 13,0 % hmotn. Na2O. Molámí poměry složek v reakční směsi byly následující: S1O2: A12O3 = 3,8 : 1, Na2O : AI2O3 = 0,6 : 1. Na2O : S1O2 = 0,16 :1 a H2O : Na2O = 16,5 : 1. K této směsí bylo přidáno 1000 g mletého písku o velikosti částic < 80 pm. Sypká směs se granuluje na granulačním talíři s postupným přidáváním 57 g roztoku Cu(NO3)2 ve vodném roztoku amoniaku, čímž byl získán granulovaný katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující kationty mědi. Bodová pevnost granulí po 28 dnech vytvrzování při laboratorní teplotě byla 53 N.
Přiklad 7
Tvarovaný vyztužený katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující měď a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru s molámím poměrem S1O2: AI2O3 = 3,8:1 obsahuje 0,42 % hmotn. Cu.
K 500 g směsi pro přípravu výchozího geopolymeru dle příkladu 6 bylo přidáno 500 g mletého písku o velikosti částic < 80 pm a 50 g sekaných čedičových vláken o délce 3 až 6 mm a nakonec 53 g roztoku Cu(NO3)2 ve vodném roztoku amoniaku. Kašovitá směs se nalije do forem, vibruje se na vibračním stole a vytvrzuje se po dobu minimálně 14 dní při laboratorní teplotě, čímž byl získán tvarovaný a vlákny vyztužený katalyzátor pro úplnou oxidací těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující kationty mědi.
· ’ ·
Průmyslová využitelnost
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru podle vynálezu je průmyslově využitelný pro odstraňování těkavých organických látek z odpadních plynů jejich katalytickou oxidací. Způsob výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru podle vynálezu je průmyslově využitelný při výrobě granulovaných nebo jinak tvarovaných katalyzátorů pro úplnou oxidaci těkavých organických látek a katalyzátorů vyztužených vlákny.
Claims (11)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru, vyznačující se tím, že geopolymer obsahuje nejméně jeden druh katalyticky aktivního centra vybranéha ze skupiny·, zahrnující.kationty alespoň jednoho kovu vybraného ze skupiny< zahrnující přechodové a vzácné kovy.
- 2. Katalyzátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že geopolymer je tvarovaný.
- 3. Katalyzátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kovem je alespoň jeden kov vybraný ze skupiny zahrnující platinu, paladium, železo, měď a kobalt.
- 4. Způsob výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru, vyznačující se tím, že směs ve stádiu vybraném ze skupiny, zahrnující stádium před vytvrzením a stádium po vytvrzení, obsahující alespoň dvě složky, a to alespoň jeden alkalický aktivátor a alespoň jeden hlinitokřemičitan, se upraví alespoň přidáním alespoň jednoho činidla, kterým je roztok obsahující kationy potřebné pro vytvoření katalyticky aktivních center.
- 5. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 4, vyznačující se tím, že směs ve stádiu po vytvrzení vybraná ze skupiny, zahrnující sodnou, draselnou, drasclnovápenatou a sodnovápenatou formu, se upraví iontovou výměnou nebo impregnací.
- 6. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 5, vyznačující se tím, že další úprava spočívá v tom, že se přidá roztok soli alespoň jednoho kovu vybraného ze skupiny zahrnující přechodové a vzácné kovy.
- 7. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 5, vyznačující se tím, že další úprava spočívá v přídavku roztoku amonné soli a v přídavku roztoku soli alespoň jednoho kovu1 * 'i a '*··' ze skupiny, obsahující přechodové a vzácné kovy, a následném zahřívání na teplotu nejméně 450 °C v prostředí plynu obsahujícího 2 až 100 % obj. kyslíku.
- 8. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 4, vyznačující se tím, že ke směsi ve stádiu před vytvrzením se přidají jako další činidlo kationty nejméně jednoho přechodového kovu ve formě soli.
- 9. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 4 nebo 8, vyznačující se tím. že ke směsi ve stádiu před vytvrzením se přidá jako další složka nejméně jedno plnivo z výčtu, ' 1 · óbsahujícíhó částicová plniva a vláknitá plniva.
- 10. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 9, vyznačující se tím, že další úprava spočívá v tom, že se směs nalije do forem.
- 11. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 9, vyznačující se tím, že další úprava spočívá v tom, že se směs granuluje.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090870A CZ2009870A3 (cs) | 2009-12-22 | 2009-12-22 | Katalyzátor pro úplnou oxidaci tekavých organických látek na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090870A CZ2009870A3 (cs) | 2009-12-22 | 2009-12-22 | Katalyzátor pro úplnou oxidaci tekavých organických látek na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ301936B6 CZ301936B6 (cs) | 2010-08-04 |
| CZ2009870A3 true CZ2009870A3 (cs) | 2010-08-04 |
Family
ID=42536279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090870A CZ2009870A3 (cs) | 2009-12-22 | 2009-12-22 | Katalyzátor pro úplnou oxidaci tekavých organických látek na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2009870A3 (cs) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305861B6 (cs) * | 2014-06-27 | 2016-04-13 | Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i. | Katalyzátor pro selektivní katalytickou redukci oxidů dusíku, způsob jeho výroby a použití |
| CN110975900B (zh) * | 2019-11-26 | 2022-08-23 | 西安建筑科技大学 | 一种酸激发锌渣基地质聚合物催化剂的制备方法及其应用 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3691101A (en) * | 1970-06-05 | 1972-09-12 | Exxon Research Engineering Co | High activity zeolite catalysts and their preparation |
| MX168309B (es) * | 1990-12-10 | 1993-05-17 | Mobil Oil Corp | Composicion de material cristalino, poroso, sintetico y metodo para su sintesis |
| ES2145693B1 (es) * | 1998-02-16 | 2001-03-16 | Consejo Superior Investigacion | Sintesis de zeolitas a partir de residuos de combustion mediante microondas. |
| WO2008006244A1 (en) * | 2006-07-04 | 2008-01-17 | Dalian Institute Of Chemical Physics Chinese Academy Of Sciences | Oxidation catalyst |
| CZ2008209A3 (cs) * | 2008-04-03 | 2009-10-14 | Rokospol A.S. | Náterová a/nebo stavební hmota k úprave predmetu a staveb s fotokatalytickým a samocisticím úcinkem |
-
2009
- 2009-12-22 CZ CZ20090870A patent/CZ2009870A3/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ301936B6 (cs) | 2010-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5261189B2 (ja) | Ｎｏｘ選択的触媒還元効率の改善されたゼオライト触媒 | |
| KR101852143B1 (ko) | ＮＯｘ 환원을 위한 신규한 금속―함유 제올라이트 베타 | |
| JP5958070B2 (ja) | β型鉄シリケート組成物及び窒素酸化物還元方法 | |
| US6080281A (en) | Scrubbing of contaminants from contaminated air streams with aerogel materials with optional photocatalytic destruction | |
| RU1829954C (ru) | Способ восстановлени оксидов азота, содержащихс в газообразных отходах | |
| JP5576023B2 (ja) | 石炭燃焼公共施設のためのアンモニア酸化触媒 | |
| AU755129B2 (en) | Catalyst based on ferrierite/iron for catalytic reduction of nitrous oxide content in gases, method for obtaining same and application | |
| CZ20012992A3 (cs) | Způsob současného odstraňování oxidů dusíku z plynů obsahujících tyto oxidy | |
| KR20180066053A (ko) | 분자체 ssz-105, 이의 합성 및 용도 | |
| KR20130041943A (ko) | 질소 산화물의 선택적인 환원을 위한 구리 함유 zsm-34, 오프레타이트 및/또는 에리오나이트 제올라이트 물질 | |
| CZ300269B6 (cs) | Zpusob odbourání N2O pri výrobe kyseliny dusicné, katalyzátor pro odbourání N2O a zpusob jeho výroby | |
| AU2002257618B2 (en) | Method of reducing the N2O content of gases and selected catalysts | |
| KR20020009353A (ko) | 배기가스중 질소산화물 및 다른 유해물질을 제거하는데사용되는 복합 촉매 및 그 제조방법 | |
| CZ2009870A3 (cs) | Katalyzátor pro úplnou oxidaci tekavých organických látek na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby | |
| JP2008531267A (ja) | 骨格シリケートを基礎とし触媒的に作用する鉱物の製造方法 | |
| JP2015534501A (ja) | 排ガスの浄化および酸化触媒の再生のための方法 | |
| WO1994027709A1 (en) | Nitrous oxide decomposition catalyst | |
| KR100372202B1 (ko) | 휘발성유기화합물 제거용 촉매 및 이의 제조방법 | |
| CZ2009240A3 (cs) | Katalyzátor pro selektivní redukci oxidu dusíku na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby | |
| JP2006263587A (ja) | 燃焼排ガス処理方法 | |
| Bortnovsky et al. | Novel Applications of Metal‐Geopolymers | |
| AU3833199A (en) | Method for reducing nitrous oxide in gases and corresponding catalysts | |
| Gasca-Tirado et al. | Alkali-activated materials for catalytic air pollution control | |
| Cepollaro et al. | Cu/ZSM5-Geopolymer 3D-Printed Monoliths for the NH3-SCR of NOx. Catalysts 2021, 11, 1212 | |
| JPH09299806A (ja) | ＮＯｘ含有排ガス浄化用触媒及びその浄化方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20141222 |