CZ301936B6 - 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
- CZ301936B6 CZ301936B6 CZ20090870A CZ2009870A CZ301936B6 CZ 301936 B6 CZ301936 B6 CZ 301936B6 CZ 20090870 A CZ20090870 A CZ 20090870A CZ 2009870 A CZ2009870 A CZ 2009870A CZ 301936 B6 CZ301936 B6 CZ 301936B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- catalyst
- geopolymer
- organic compounds
- volatile organic
- mixture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
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 ajejich směsí v odpadních plynech.
Dosavadní stav techniky
Těkavé organické látky (VOC, z anglického volatile organic compounds), halogenované i neha15 logenované, a CO v odpadních plynech a odpadním vzduchu vypouštěných do atmosféry představují závažný problém v oblasti ochrany ovzduší (Atmospheric Environment 33 (1999) 18211845). 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 spalo20 vacích motorů v automobilové dopravě, 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 k tomu, 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 polymemích 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 získatelné nedestruktivními procesy, je Často ekonomicky problematické a je nutné je dále zneškodňovat.
Byly popsány postupy zneškodňování VOC využívající částic aerosolu generovaných elektric40 kým výbojem, úpravou vzduchu negativně nabitými ionty vzduchu, bombardováním elektronovým paprskem, UV-fotooxidací a dalšími způsoby (Critical Reviews in Environmental 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 možnosti pracovat pri 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 popsá- 1 CZ 301936 B6 ny 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/T1O2 (Catal.
Toady 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 pri 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 mírně 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 nebolí zeolitu hydrotermální alkalickou aktivací polétavých popílků. Podstatným rozdílem a nevýhodou tohoto způsobu výroby oproti přípravě geopolymerů a katalyzátorů na jejích bázi je nutnost použití teploty v rozmezí 100 až
300 °C a hydrotermálních podmínek, tedy autoklávu. 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 US488311, US5798307) materiálu, dále je popsáno využití geopolymerů pro solidi30 fikaci nebezpečných odpadů, především různých přechodových kovů (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 zeolitů jsou známy katalyzátory na bázi amorfních hlinitokřemičitanů. Například v patentovém spise US5593818 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 katalyzátorů za hydrotermálních podmínek a potřebě separovat výsledný produkt z reakční směsi.
V patentovém spise RU2205685 je popsán způsob výroby vysokoporézního pevného hlinito45 křemičitanového kompozitu jako absorbentu nebo nosiče katalyzátorů 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 krystalického hlinitokřemičitanů obsahujícího kationty kovů ze LB. 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 katalyzátorů zapotřebí použít dodatečně přidaného pojivá.
-2CZ 301936 B6
V patentovém spise EP 1409432 je popsán modifikovaný geopolymemí materiál, který může obsahovat jeden nebo více multivalentních kationtů z 2., 3., 4., 5., 6., 11., 12., 13., 14., 15. nebo 16. skupiny periodické soustavy prvků. Z popisu vynálezu však dále vyplývá, že uvedené kation5 ty 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 EP1879740 je popsán kompozitní geopolymemí materiál s nízkým koeficientem teplotní roztažnosti, vhodný například pro výrobu honecombu nebo voštin neboli tvaroio váného nosiče katalyzátoru. Není však popsáno přímé použití tohoto materiálu jako katalyzátoru ani přidání kationtů přechodových kovů. Další nevýhodou je, že pro zachování rozměrové stability je nutná kalcinace konečného produktu.
Výše uvedené nevýhody alespoň zčásti 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 geopolymeru 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 katalyzátorů pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru spočívá vtom, že směs ve stadiu vybraném ze skupiny, zahrnující stadium před vytvrzením a stadium 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 kationty potřebné pro vytvoření katalyticky aktivních center.
Při výhodném způsobu výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru se směs ve stadiu po vytvrzení vybraná ze skupiny, zahrnující sodnou, draselnou, drase lnovápenatou 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 ales50 ροή 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 stadiu před vytvrzením přidají jako další činidlo kationty nej55 méně jednoho přechodového kovu ve formě soli.
-3CZ 301936 B6
Při výhodném způsobu výroby katalyzátoru pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru se ke směsi ve stadiu 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 io bázi geopolymeru další úprava spočívá v tom, že se směs granuluje.
Bylo zjištěno, že připravené geopolymery, obsahující kationty alkalických kovů 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 geopolymemí mřížce odpovídají vlastnostem kationtů přechodových kovů v kationtových pozicích v krystalických hlinítokřemičitanech neboli zeolitech, V případě, že se kation přechodového kovu přidá do směsi obsahující alkalický aktivátor a reaktivní hlinitokřemičitan, kterým může být jakákoliv reaktivní kaolinová surovina kalcinovaná při teplotě 550 až 800 °C, například metakaolin, kalcinovaný lupek nebo jiné reaktivní hlinitokřemičitany, 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 hlinitokřemičitanu 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 granulí je výhodná granulace například na granulačním talíři. Vzhledem k podstatně nižšímu měrnému povrchu geopolymerů 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 molámím poměrem SÍO : A12O3 = 3,9 : 1 obsahuje 2 % hmotn. Pt.
Výchozí geopolymer v draselnovápenaté formě byl připraven smícháním směsí 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. Molámí poměry složek v reakční směsi byly následující: SiO2: A12O3 = 3,9 : 1, K2O : A12O3 = 0,6 : 1, K2O : SiO2 =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.
-4 CZ 301936 B6
Iontová výměna dvou gramů draselnovápenaté formy geopolymeru probíhala za laboratorní teploty ve 100 ml O,1M roztoku NH4NO3 po dobu 24 hodin za vzniku geopolymeru v amonné formě.
Poté byla vytvořena suspenze z I geopolymeru v amonné formě a 100 ml destilované H2O, ke které bylo přidáno 100 ml roztoku Ρΐ((ΝΗ3)^12)).Η2Ο, 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 chromatografie.
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 lOOmí.min-1, při koncentraci 6% obj. O2 a 0,025 % obj. děkanu. Navážka katalyzátoru 100 mg odpovídala objemovému zatížení 60 000 h~l. 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 děkanu (%) | ||||||
| Teplota (°C) | 100 | 127 | 140 | 170 | 210 | 230 |
| Přikladl | 0 | 17 | 78 | 98 | 99 | 99 |
Z výsledků v tabulce I vyplývá, že již při teplotě 140 °C dochází ktéměř 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 pala35 dium a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru s molámím poměrem SiÓ : AI2O3 -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. A12O3 a 53,7% hmotn. SiO2 se 14 g alkalického aktivátoru, který sestával ze 12,2 g sodného vodního skla o obsahu 31,95 % hmotn. SiO2 a 17,73 % hmotn. Na2O, 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 O,1M roztoku NH4NO3 po dobu 24 hodin za vzniku geopolymeru v amonné formě.
-5CZ 301936 B6
Poté byla vytvořena suspenze z 1 geopolymeru v amonné formě a 100 ml destilované H2O, 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 to 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 molámím poměrem SiO : 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 0,1 M roztoku Fe(NO3)2. Roztok byl míchán po dobu 24 hodin pri laboratorní teplotě. Poté byl geopolymer v amonné formě obsahující kationty železa promyt destilovanou vodou, odfiltro20 ván, sušen na vzduchu a následně zahříván v proudu vzduchu pri teplotě 450 °C 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 apara25 tura 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 oxidací 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 SiO : A12O3 = 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. SiO2 a 19,7 % hmotn. K2O. Molámí poměry složek
-6CZ 301936 B6 v reakční směsi byly následující: SiO2: A12O3 = 3,8 : 1, K2O : A12O3 = 0,6 : 1, K2O : SiO2 = 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 2g geopolymeru v amonné formě přidány do 100 ml 0,lM roztoku Cu(NO3)2. Suspenze byla míchána po dobu 24 hodin při laboratorní teplotě, poté byl geopolymer v amonné io formě obsahující kationty mědi pomyt 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 geopolymeru obsahující kationty mědi.
Příklad 5
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující kobalt a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru smolámím poměrem SiÓ : A12O3 - 3,8 : 1 obsahuje 8,5 % hmotn. Co.
Geopolymer v amonné formě připravený dle úvodní části příkladu 4 byl převeden do kobaltnaté formy iontovou výměnou dvou gramů geopolymeru ve 100 ml 0,1 M roztoku Co(NO3)2. Suspen25 ze byla míchána po dobu 24 hodin při laboratorní teplotě, poté byl geopolymer v amonné formě obsahující kationty kobaltu promyt destilovanou vodou, odfiltrován, sušen na vzduchu a následně zahříván v proudu vzduchu pri teplotě 450 °C po dobu 2 hodin, čímž byl získán katalyzátor pro úplnou oxidaci těkavých organických látek na bázi geopolymeru obsahující kationty kobaltu.
Pro testování aktivity katalyzátorů pri oxidaci děkanu v plynné fázi byla použita průtoková aparatura popsaná v příkladu 1. Výsledky katalytických testů jsou shrnuty v tabulce III. Z výsledků je patrné, že pri zvýšení teploty dochází k přednostní tvorbě oxidu uhličitého.
Tabulka III
| Teplota | konverze děkanu (%) | Selektivita na CO2 (%) | Selektivita na CO (%) 1 |
| 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 |
-7CZ 301936 B6
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 SiO : AI2O3 = 3,8 : 1 obsahuje 0,3 % hmotn. Cu.
io 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: SiO2 : A12O3 = 3,8 : 1, Na2O : A12O3 = 0,6 : 1, Na2O : SiO2 = 0,16 : 1 a H2O : Na2O = 16,5 : 1. K této směsi bylo přidáno 100 g mletého písku o velikosti částic <80 gm. 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.
Příklad 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 SiO : A12O3 = 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 gm 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 oxidaci 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 tvořeného kationty alespoň jednoho kovu vybraného ze skupiny zahrnující přechodové a vzácné kovy.
- 2. Katalyzátor podle nároku 1, vyznačující se t í m, že geopolymer je tvarovaný.
- 3. Katalyzátor podle nároku i 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 stadiu vybraném ze skupiny, zahrnující stadium před vytvrzením a stadium 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 kationty potřebné pro vytvoření katalyticky aktivních center.
- 5. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 4, vyznačující se tím, že směs ve stadiu po vytvrzení vybraná ze skupiny, zahrnující sodnou, draselnou, draselnovápenatou 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 kovu ze skupiny, zahrnující 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 stadiu 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 stadiu před vytvrzením se přidá jako další složka nejméně jedno plnivo vybrané ze skupiny zahrnující 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 CZ301936B6 (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 CZ301936B6 (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 |
|---|---|
| CZ2009870A3 CZ2009870A3 (cs) | 2010-08-04 |
| CZ301936B6 true CZ301936B6 (cs) | 2010-08-04 |
Family
ID=42536279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090870A CZ301936B6 (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) | CZ301936B6 (cs) |
Cited By (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 |
| CN110975900A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-04-10 | 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 |
Citations (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 |
| CZ283517B6 (cs) * | 1990-12-10 | 1998-04-15 | Mobil Oil Corporation | Syntetické poresní krystalické materiály, jejich syntéza a použití |
| WO1999041191A1 (es) * | 1998-02-16 | 1999-08-19 | Consejo Superior De Investigaciones Cientificas | Un procedimiento para sintetizar una zeolita a partir de residuos de combustion |
| WO2008003934A2 (en) * | 2006-07-04 | 2008-01-10 | Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences | Oxidation catalyst and process for the oxidation of a hydrocarbon to an oxygenated hydrocarbon in the presence thereof |
| WO2009121312A1 (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-08 | Rokospol A.S. | Coating and/ or building material intended for object and building treatment with photo-catalytic and self-cleaning effect |
-
2009
- 2009-12-22 CZ CZ20090870A patent/CZ301936B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (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 |
| CZ283517B6 (cs) * | 1990-12-10 | 1998-04-15 | Mobil Oil Corporation | Syntetické poresní krystalické materiály, jejich syntéza a použití |
| WO1999041191A1 (es) * | 1998-02-16 | 1999-08-19 | Consejo Superior De Investigaciones Cientificas | Un procedimiento para sintetizar una zeolita a partir de residuos de combustion |
| WO2008003934A2 (en) * | 2006-07-04 | 2008-01-10 | Dalian Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences | Oxidation catalyst and process for the oxidation of a hydrocarbon to an oxygenated hydrocarbon in the presence thereof |
| WO2009121312A1 (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-08 | Rokospol A.S. | Coating and/ or building material intended for object and building treatment with photo-catalytic and self-cleaning effect |
Cited By (3)
| 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 |
| CN110975900A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-04-10 | 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2009870A3 (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 | |
| JP5576023B2 (ja) | 石炭燃焼公共施設のためのアンモニア酸化触媒 | |
| RU1829954C (ru) | Способ восстановлени оксидов азота, содержащихс в газообразных отходах | |
| 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 | |
| KR102064625B1 (ko) | 질소 산화물을 함유하는 가스 스트림의 처리 방법 및 장치 | |
| EP0747119A2 (en) | Sorbent compositions | |
| KR20130041943A (ko) | 질소 산화물의 선택적인 환원을 위한 구리 함유 zsm-34, 오프레타이트 및/또는 에리오나이트 제올라이트 물질 | |
| JPS62140642A (ja) | 燃焼排ガスの窒素酸化物含有量を減少させるための鉄含有触媒 | |
| US5462693A (en) | Air purifying agent and a process for producing same | |
| AU2002257618B2 (en) | Method of reducing the N2O content of gases and selected catalysts | |
| CZ301936B6 (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 | |
| JPH11216358A (ja) | 炭化水素吸着剤及び排ガス浄化触媒 | |
| JP7032133B2 (ja) | 流体精製方法 | |
| CZ2009240A3 (cs) | Katalyzátor pro selektivní redukci oxidu dusíku na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby | |
| JP2002191973A (ja) | 収着剤粒子を調製する方法 | |
| AU3833199A (en) | Method for reducing nitrous oxide in gases and corresponding catalysts | |
| Gasca-Tirado et al. | Alkali-activated materials for catalytic air pollution control | |
| CZ304552B6 (cs) | Regulační zařízení zamezující elektrickému šoku u přístrojů využívajících elektroléčbu k léčení a způsob zamezení tohoto elektrického šoku | |
| WO2023190385A1 (ja) | Ｎ２ｏ分解触媒 | |
| JP2002508705A (ja) | カチオン交換可能なアルミノケイ酸塩材料を介した気体の接触転化 | |
| JPH09299806A (ja) | ＮＯｘ含有排ガス浄化用触媒及びその浄化方法 | |
| Cepollaro et al. | Cu/ZSM5-Geopolymer 3D-Printed Monoliths for the NH3-SCR of NOx. Catalysts 2021, 11, 1212 | |
| JP3509286B2 (ja) | 塩素化有機化合物の分解方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20141222 |