DE10351433A1 - Katalytisch aktive Partikel - Google Patents
Katalytisch aktive Partikel Download PDFInfo
- Publication number
- DE10351433A1 DE10351433A1 DE10351433A DE10351433A DE10351433A1 DE 10351433 A1 DE10351433 A1 DE 10351433A1 DE 10351433 A DE10351433 A DE 10351433A DE 10351433 A DE10351433 A DE 10351433A DE 10351433 A1 DE10351433 A1 DE 10351433A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- catalytically active
- layer
- active particles
- particles according
- resins
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 7
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 claims description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 2
- WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N manganese zinc Chemical compound [Mn].[Zn] WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- BCHZICNRHXRCHY-UHFFFAOYSA-N 2h-oxazine Chemical compound N1OC=CC=C1 BCHZICNRHXRCHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N [(2s,3r,4s,5r,6r)-2-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-trinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-3,5-dinitrooxy-6-(nitrooxymethyl)oxan-4-yl] nitrate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O1)O[N+]([O-])=O)CO[N+](=O)[O-])[C@@H]1[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O[C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 229920013820 alkyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N formaldehyde Substances O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 229920013821 hydroxy alkyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- -1 hydroxycellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- XJCPMUIIBDVFDM-UHFFFAOYSA-M nile blue A Chemical compound [Cl-].C1=CC=C2C3=NC4=CC=C(N(CC)CC)C=C4[O+]=C3C=C(N)C2=C1 XJCPMUIIBDVFDM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 150000003097 polyterpenes Chemical class 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000012088 reference solution Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 description 1
- 150000003456 sulfonamides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
- B01J37/0219—Coating the coating containing organic compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
- B01J37/0221—Coating of particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft katalytisch aktive Partikel, umfassend einen Kern und eine darauf aufgebrachte Beschichtung, wobei die Beschichtung aus einem oder mehreren Schichtpaketen aus DOLLAR A a) einer Schicht aus einem oder mehreren Harzen und DOLLAR A b) einer katalytisch aktiven Schicht DOLLAR A besteht, Verfahren zur Herstellung dieser katalytisch aktiven Partikel sowie deren Verwendung in katalytischen Prozessen, insbesondere bei der katalysierten Reinigung und/oder Desinfektion von Wasser.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft katalytisch aktive Partikel, umfassend einen Kern und eine darauf aufgebrachte Beschichtung, wobei die Beschichtung aus einem oder mehreren Schichtpaketen aus
- a) einer Schicht aus einem oder mehrerer Harze und
- b) einer katalytisch aktiven Schicht
- In vielen technischen Prozessen spielt die Katalyse eine besondere Rolle. Viele Materialien zeigen katalytische Aktivität, wobei in jüngster Zeit besonders der katalytische Abbau von organischen Substanzen in den Vordergrund des Interesses rückt. So gewinnt z.B. die Reinigung und Desinfektion von Abwässern und Oberflächen eine zunehmende Bedeutung. Ein Beispiel für ein katalytisch aktives Material ist Titanoxid, das, besonders in der Anatas-Modifikation, unter UV-Bestrahlung über radikalische Reaktionen den Abbau organischer Substanzen katalysiert. Es hat eine Reihe von Versuchen gegeben, die katalytische Aktivität dieses und anderer Materialien nutzbar zu machen.
- So beschreibt die
JP 2002143689 - Aus der
JP 2003071459 - Es besteht aber weiterhin Verbesserungsbedarf, da die oben genannten Materialien keine ausreichende katalytische Aktivität aufweisen und zum Großteil nur schwer vom entsprechenden Medium abtrennbar sind, was die Wiedereinsetzbarkeit dieser Materialien, insbesondere in Prozessen mit hohen Durchsatzraten, wie z.B. bei der Reinigung von Wasser, herabsetzt. Darüber hinaus sind die Materialien aus dem Stand der Technik nur durch aufwändige Verfahren erhältlich bzw. gewisse Materialkombinationen sind mit den üblichen Herstellverfahren, z.B. nasschemischen Verfahren, nicht herstellbar.
- Es bestand daher die Aufgabe, katalytisch aktive Partikel bereitzustellen, die neben einer hohen katalytischen Aktivität auf einfache Weise herstellbar sind und bei der Anwendung optimalerweise leicht recycelbar sind. Diese Aufgabe kann durch katalytisch aktive Partikel der vorliegenden Erfindung gelöst werden.
- Gegenstand der Erfindung sind demgemäss katalytisch aktive Partikel, umfassend einen Kern und eine darauf aufgebrachte Beschichtung, wobei die Beschichtung aus einem oder mehreren Schichtpaketen aus
- a) einer Schicht aus einem oder mehrerer Harze und
- b) einer katalytisch aktiven Schicht
- Weiterhin sind Gegenstand der Erfindung Verfahren zur Herstellung der katalytisch aktiven Partikel, bei denen Kerne einmal oder mehrfach nacheinender mit einer Schicht eines oder mehrerer Harze und mit einer katalytisch aktiven Schicht beschichtet werden.
- Die erfindungsgemäßen Partikel sind vielseitig einsetzbar, so dass die Verwendung dieser Partikel in katalytischen Prozessen, insbesondere bei der katalytischen Reinigung und/oder Desinfektion von Wasser, ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
- Die erfindungsgemäßen Partikel weisen eine hohe katalytische Aktivität auf, die vornehmlich auf der großen Oberfläche beruht. In diesem Zusammenhang spielt zum Beispiel die Größe der Partikel eine große Rolle. Mit kleiner werdender Partikelgröße und damit steigender Oberfläche nimmt die katalytische Aktivität zu, was insbesondere für die erfindungsgemäßen Partikel gilt, da diese ein besonders großes Oberfläche-Masse-Verhältnis aufweisen. Insbesondere in Form von Suspensionen lassen sich die erfindungsgemäßen Partikel vorteilhaft einsetzen, da hier ein besonders guter Kontakt zwischen der Oberfläche und dem umgebenden Medium ermöglicht wird. Bestehen die Kerne der erfindungsgemäßen Partikel aus magnetischen Materialien, so lassen sich die entsprechenden katalytisch aktiven Partikel besonders einfach aus dem umgebenden Medium abtrennen. Eine aufwändige Filterung ist nicht länger erforderlich. Die durch die magnetische Abtrennung zurückgewonnenen Partikel können erneut eingesetzt werden, was einen kostengünstigen und umweltfreundlichen Kreislauf ermöglicht. Eine damit möglich werdende kontinuierliche Prozessführung erlaubt den Einsatz der erfindungsgemäßen Partikel bei einer Reihe von Prozessen, die einen großen Durchsatz erfordern, wie z.B. bei der Reinigung und/oder Desinfektion von Wasser. Weiterhin sind die katalytisch aktiven Partikel auf einfache Weise zugänglich, was bei denen aus dem Stand der Technik nicht ohne weiteres der Fall ist. So lassen sich in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Partikel, bei denen der Kern aus Magnetit und die katalytisch aktive Schicht aus Anatas bestehen, diese Partikel gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach nasschemisch herstellen. Dies war bislang nicht möglich, da sich die Magnetitkerne unter den sauren Bedingungen, welche zur Fällung von Anatas nötig sind, auflösen.
- Der Kern in den erfindungsgemäßen Partikeln ist vorzugsweise magnetisch und kann aus allen bekannten magnetischen Materialien, wie z.B. Magnetit oder Mangan-Zink-Ferriten bestehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der Kern aus Magnetit. Magnetithaltige Partikel lassen sich mit den Methoden aus dem Stand der Technik nur schwer mit einer katalytisch aktiven Schicht versehen. Insbesondere bei der nasschemischen Auffällung von Titanoxiden kann es zur unerwünschten Auflösung der Magnetitkerne bei den Beschichtungsbedingungen kommen. Die in den erfindungsgemäßen Partikeln nötige Schicht aus einem oder mehrerer Harze schützt die Kerne, so dass im Verlauf der Beschichtung mit einer katalytisch aktiven Schicht keine Auflösung der Kerne auftreten kann. Die Morphologie der Trägerpartikel wird hierbei nicht beeinflusst. Weiterhin kann die Harzschicht über reaktive Gruppen verfügen, wie z.B. Amino- und Hydroxygruppen, die ein Auffällen und Anhaften der katalytisch aktiven Schicht erleichtern. Alternativ ist die Verwendung anorganischer Schichten, z.B. aus Siliziumdioxid, als Ersatz für die Harzschicht denkbar. Diese alternativen Schichten lassen sich aber nur schwer herstellen und sind demgemäss wenig praktikabel.
- Die Herstellung der in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Kerne kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, z.B. nasschemisch oder durch Sol-Gel-Verfahren. Die jeweils bevorzugte Herstellungsmethode kann in fachmännischer Weise für das jeweilige Material ausgewählt werden. Beispielsweise lassen sich Magnetitpartikel vorzugsweise durch Kristallisation aus Eisenhydroxid-Gelen herstellen, eine Methode wie sie z.B. in T. Sugimoto, E. Matjevic, J. Coll. Int. Sci. 1980, 74 227–243 beschrieben ist. Auf diese Weise lassen sich besonders gut Partikel mit einer einheitlichen Größenverteilung herstellen, die sich gemäß der vorliegenden Erfindungen vorteilhaft einsetzen lassen.
- Die Größe der Kerne ist an sich nicht kritisch und kann im Bereich von 3 nm bis 5 μm liegen. Vorzugsweise liegt die Größe der Kerne im Bereich von 5 bis 500 nm und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 100 nm. Katalytisch aktive Partikel dieser Größe zeigen ein besonders vorteilhaftes Oberfläche-Masse-Verhältnis, das sich bei katalytisch aktiven Partikeln der vorliegenden Erfindung positiv auf die katalytische Aktivität auswirkt.
- Als Harze kommen alle dem Fachmann bekannten natürlichen, halbsynthetischen und vollsynthetischen Harze in Frage, wobei diese modifiziert oder unmodifiziert sein können, wie z.B. Ketonharze, Aldehydharze, Cellulose und Cellulosederivate, wie z.B. Alkylcellulose, Hydroxycellulose, Hydroxyalkylcellulose, Celluloseacetobutyrat, Cellulosenitrat, Kolophoniumharze, Polyacrylat- oder Polymethacrylatharze, Alkydharze, Polyesterharze, Polyphenolharze, Melaminharze, Polyterpen-, Polyvinyl-, Polyvinylchlorid-, Polyvinylpyrrolidonharze, Polystyrole, Polyolefine, Epoxidharze, Polyurethane, Harnstoff, Aromaten-Formaldehyd-harze, Carbamidsäure, Sulfonamid, Sulfopolyester und Polypropylenglycol und/oder Polyethylenglycol. Vorzugsweise werden Melaminharze eingesetzt.
- Die Dicke der Schicht aus einem oder mehrerer Harze kann 2 bis 200 nm betragen, vorzugsweise liegt sie im Bereich von 2 bis 10 nm.
- Die katalytisch aktive Schicht der erfindungsgemäßen Partikel kann grundsätzlich aus allen dem Fachmann bekannten katalytisch aktiven Materialien bestehen. Vorzugsweise handelt es sich bei der katalytisch aktiven Schicht um eine Schicht eines katalytisch aktiven Metalloxids, eines Übergangsmetallkatalysators oder eines katalytisch aktiven Metalls. Beispiele der vorgenannten Materialien sind z.B. Titanoxid oder Zinkoxid. Vorzugsweise handelt es sich bei der katalytisch aktiven Schicht um eine Schicht aus Titanoxid oder Zinkoxid, ganz besonders bevorzugt um eine Schicht aus Titanoxid, wobei Titandioxid in der Anatasmodifikation besonders bevorzugt ist. Erfindungsgemäße Partikel enthaltend eine katalytisch aktive Schicht dieses Materials eignen sich besonders für den Einsatz in katalytischen Prozessen, insbesondere für den Einsatz bei der photokatalysierten Reinigung und/oder Desinfektion von Wasser.
- Die Dicke der katalytisch aktiven Schicht kann 2 bis 200 nm betragen, vorzugsweise liegt sie im Bereich von 2 bis 20 nm.
- Bevorzugt sind katalytisch aktive Partikel bei denen die Beschichtung der Kerne aus genau einem Schichtpaket aus einer Harzschicht und einer katalytisch aktiven Schicht besteht. Katalytisch aktive Partikel mit diesem Aufbau sind besonders einfach zugänglich. Darüber hinaus können auch mehrere dieser Schichtpakete auf die Kerne aufgebracht sein. Es unterliegt dem Fachwissen des Fachmanns die erfindungsgemäße Ausgestaltung den Bedürfnissen der jeweiligen Anwendung anzupassen.
- Weiterhin sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung Verfahren zur Herstellung der hier beschriebenen katalytisch aktiven Partikel, wobei Kerne einmal oder mehrfach nacheinander mit einer Schicht eines oder mehrerer Harze und mit einer katalytisch aktiven Schicht beschichtet werden. In einem bevorzugten Verfahren werden die Kerne genau einmal mit einer Schicht eines oder mehrerer Harze und einer katalytisch aktiven Schicht beschichtet.
- Die Aufbringung der Schicht eines oder mehrerer Harze kann in der Schmelze bzw. in Lösung oder Suspension erfolgen. Vorzugsweise wird die Harzschicht durch Kondensation in Lösung aufgebracht, wobei unter anderem handelsübliche Vorstufen vorteilhaft eingesetzt werden können. Weitere dem Fachmann bekannte Verfahren zur Aufbringung von Harzschichten sind ebenfalls denkbar.
- Die katalytisch aktive Schicht kann mit allen dem Fachmann bekannten Verfahren aufgebracht werden, z.B. nasschemisch, durch Sol-Gel-Verfahren oder durch CVD/PVD-Verfahren. Im Falle von katalytisch aktiven Metalloxiden erfolgt die Aufbringung vorzugsweise nasschemisch, insbesondere wenn es sich bei der katalytisch aktiven Schicht um eine Anatasschicht handelt. Die Verfahrensparameter zur Aufbringung der katalytisch aktiven Schichten können in fachmännischer Weise optimiert und den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden.
- Vorzugsweise werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Magnetitpartikel in Lösung mit einer Beschichtung aus Melaminharz und nasschemisch mit Anatas versehen. Die Zwischenschicht aus Melaminharz erlaubt die nasschemische Aufbringung der Anatasschicht bei Bedingungen, bei denen sich üblicherweise Magnetitpartikel auflösen.
- Die erfindungsgemäßen Partikel eignen sich zur Verwendung in katalytischen Prozessen, insbesondere bei der heterogenen Katalyse. Im letzteren Falle werden die erfindungsgemäßen Partikel in Lösungen bzw. Suspensionen dispergiert. Vorzugsweise handelt es sich bei der Verwendung um eine katalytische Reinigung und/oder Desinfektion von Wasser. Im letzteren Falle handelt es sich bevorzugt um eine photolytisch induzierte Reinigung und/oder Desinfektion. In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung kann die Zugabe und Abtrennung der katalytisch aktiven Partikel einem Kreisprozess geführt werden, wobei bevorzugt die katalytisch aktiven Partikel in katalytischen Prozessen eingesetzt, anschließend abgetrennt und dem katalytischen Prozess am Beginn wieder zugeführt werden. Magnetitpartikel, die mit einer Beschichtung aus Melaminharz und Anatas versehen sind, eignen sich in besonderer Weise für die oben genannten Anwendungen. Die Anatasbeschichtung weist in photolytisch induzierten Prozessen eine hohe katalytische Aktivität auf und eignet sich in besonderer Weise zum Abbau unerwünschter organischer Verbindungen. Aufgrund der magnetischen Eigenschaften der bevorzugten Magnetitkerne lassen sich die entsprechenden katalytisch aktiven Partikel auf einfache Weise wiedergewinnen. Durch Anlegung eines magnetischen Feldes können die erfindungsgemäßen Partikel abgetrennt und wiederverwendet werden. Dies erlaubt eine ökonomische und umweltfreundliche Wiederverwertung der erfindungsgemäßen Partikel, so dass die katalytische Aktivität der erfindungsgemäßen Partikel über einen längeren Zeitraum genutzt werden kann. In der einfachsten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verwendung werden die katalytisch aktiven Partikel als Suspension dem zu reinigenden Wasser zugegeben. Die Mischung passiert eine UV-Lichtquelle, wobei es zum katalytischen Abbau der unerwünschten Verunreinigungen kommt. Die Partikel werden dann magnetisch von der Flüssigkeit abgetrennt und dem Prozess am Beginn wieder zugeführt.
- Die weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verwendungen sowie verschiedene Varianten der Prozessführung unterliegen dem Allgemeinwissen des Fachmannes.
- Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.
- Beispiele:
- Aufbringung der Harzschicht:
- In 1000 g einer Suspension von Magnetitpartikeln (Gehalt 6%, Teilchengröße etwa 20 nm, hergestellt z.B. gemäß T. Sugimoto, E. Matjevic, J. Coll. Int. Sci. 1980, 74 227–243) in Wasser werden 63 g eines handelsüblichen Melamin-Formaldehyd-Harzes (z.B. Madurit® MW 909 der Fa. UCB S.A.) vollständig gelöst. Der pH-Wert wird mit etwa 250 ml Essigsäure (c = 0.2mol/L) auf pH 5 eingestellt und die Mischung 2 h unter Rühren gekocht. Die Suspension wird mit reichlich Wasser dekantierend (unter Zuhilfenahme eines Magneten) gewaschen und getrocknet. Ausbeute: 370 g beschichtete Magnetitpartikel.
- Aufbringung der katalytisch aktiven Schicht:
- 300 g der oben genannten Partikel werden in Wasser suspendiert, auf 75°C temperiert und unter Rühren langsam mit 200 g einer TiCl4-Lösung (Anteil TiCl4: 4 Gew.-% in Wasser) versetzt. Der pH-Wert der Reaktionsmischung wird dabei durch Zugabe von Natronlauge konstant bei pH 2.0 gehalten. Nach Beendigung der Reaktion wird eine Suspension magnetischer und photokatalytisch aktiver Partikel erhalten.
- Test der photokatalytischen Aktivität:
- 1 g der oben hergestellten Partikel werden mit 10 g einer Nilblaulösung (UV-stabiler Oxazin-Farbstoff) (c = 10 mg/L) versetzt und unter Rühren für 12 h mit einer UV-Lampe (365 nm) bestrahlt. In einem Vergleichsexperiment wird eine identische Lösung ohne katalytisch aktive Partikel bestrahlt.
- Nach der magnetischen Abtrennung der Partikel war die Lösung mit den katalytisch aktiven Partikeln farblos, wohingegen die Vergleichslösung noch blau gefärbt war.
Claims (18)
- Katalytisch aktive Partikel, umfassend einen Kern und eine darauf aufgebrachte Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem oder mehreren Schichtpaketen aus a) einer Schicht aus einem oder mehrerer Harze und b) einer katalytisch aktiven Schicht besteht.
- Katalytisch aktive Partikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern magnetisch ist.
- Katalytisch aktive Partikel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Kern aus Magnetit oder Mangan-Zink-Ferriten besteht.
- Katalytisch aktive Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Kerne 3 nm bis 5 μm beträgt.
- Katalytisch aktive Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz ein natürliches, halbsynthetisches oder vollsynthetisches Harz ist, wobei diese modifiziert oder unmodifiziert sein können.
- Katalytisch aktive Partikel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz ein Melaminharz ist.
- Katalytisch aktive Partikel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des Harzes 2 bis 200 nm ist.
- Katalytisch aktive Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytisch aktive Schicht aus katalytisch aktiven Metallen, Übergangsmetallkatalysatoren oder katalytisch aktiven Metalloxiden, insbesondere aus Titanoxiden oder Zinkoxid und bevorzugt aus Titandioxid in der Anatasmodifikation besteht.
- Katalytisch aktive Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der katalytisch aktiven Schicht 2 bis 200 nm beträgt.
- Katalytisch aktive Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Kerne aus genau einem Schichtpaket besteht.
- Verfahren zur Herstellung katalytisch aktiver Partikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kerne einmal oder mehrfach nacheinander mit einer Schicht eines oder mehrerer Harze und mit einer katalytisch aktiven Schicht beschichtet werden.
- Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerne genau einmal mit einer Schicht eines oder mehrerer Harze und einer katalytisch aktiven Schicht beschichtet werden.
- Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung der Schicht eines oder mehrerer Harze durch Kondensation in Lösung erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass als katalytisch aktive Schicht eine Schicht aus Anatas nasschemisch aufgebracht wird.
- Verwendung der katalytisch aktiven Partikel nach Anspruch 1 in katalytischen Prozessen.
- Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um die katalytische Reinigung und/oder Desinfektion von Wasser handelt.
- Verwendung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine photolytisch induzierte Reinigung und/oder Desinfektion handelt.
- Verwendung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytisch aktiven Partikel in katalytischen Prozessen eingesetzt, anschließend abgetrennt und dem katalytischen Prozess am Beginn wieder zugeführt werden.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10351433A DE10351433A1 (de) | 2003-11-04 | 2003-11-04 | Katalytisch aktive Partikel |
| PCT/EP2004/011547 WO2005046868A1 (de) | 2003-11-04 | 2004-10-14 | Katalytisch aktive partikel |
| TW093133495A TW200533416A (en) | 2003-11-04 | 2004-11-03 | Catalytically active particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10351433A DE10351433A1 (de) | 2003-11-04 | 2003-11-04 | Katalytisch aktive Partikel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10351433A1 true DE10351433A1 (de) | 2005-06-09 |
Family
ID=34559317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10351433A Withdrawn DE10351433A1 (de) | 2003-11-04 | 2003-11-04 | Katalytisch aktive Partikel |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10351433A1 (de) |
| TW (1) | TW200533416A (de) |
| WO (1) | WO2005046868A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005030229A1 (de) * | 2005-06-29 | 2007-01-04 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Heterogener Katalysator und Verfahren zur Abtrennung eines heterogenen Katalysators aus einem flüssigen Produktgemisch |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008062662B4 (de) * | 2008-12-16 | 2010-08-19 | H2 Ag | Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoff, Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens sowie Schüttkörper zur Verwendung in dieser Anlage |
| WO2011086567A1 (en) * | 2010-01-12 | 2011-07-21 | Council Of Scientific & Industrial Research | Magnetic dye-adsorbent catalyst |
| CA2843513A1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-11-22 | Frank Gu | Superparamagnetic photocatalytic microparticles |
| CN102861586B (zh) * | 2012-09-23 | 2014-10-01 | 盐城工学院 | 一种可磁控回收的可见光复合光催化剂的制备方法 |
| CN103447054B (zh) * | 2013-09-10 | 2015-06-17 | 重庆大学 | 一种锰磁性固体酸催化剂制备方法及其锰磁性固体酸催化剂 |
| CN105233831A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-13 | 江苏大学 | 一种磁性ZnO@ZnFe2O4复合光催化剂及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2909531B2 (ja) * | 1995-08-30 | 1999-06-23 | 工業技術院長 | 光触媒粒子の合成方法 |
| AUPP972299A0 (en) * | 1999-04-13 | 1999-05-06 | Unisearch Limited | A photocatalyst |
| US20020187082A1 (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-12 | Chang-Yu Wu | Photocatalyst coated magnetic composite particle |
| DE10258373A1 (de) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Henkel Kgaa | Herstellung magnetischer Titandioxidpartikel |
-
2003
- 2003-11-04 DE DE10351433A patent/DE10351433A1/de not_active Withdrawn
-
2004
- 2004-10-14 WO PCT/EP2004/011547 patent/WO2005046868A1/de active Application Filing
- 2004-11-03 TW TW093133495A patent/TW200533416A/zh unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005030229A1 (de) * | 2005-06-29 | 2007-01-04 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Heterogener Katalysator und Verfahren zur Abtrennung eines heterogenen Katalysators aus einem flüssigen Produktgemisch |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2005046868A1 (de) | 2005-05-26 |
| TW200533416A (en) | 2005-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0014382B1 (de) | Plättchenförmige Eisenoxidpigmente und Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung | |
| EP3055253B1 (de) | Pigmente basierend auf bismuthverbindungen | |
| WO2004052998A1 (de) | Nanoskalige kern-hülle-teilchen sowie deren herstellung | |
| EP0499863A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von feinteiligem Titandioxid und feinteiliges Titandioxid | |
| DE102006020993B4 (de) | Photokatalysator und seine Verwendung | |
| DE2333068C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines pulverförmigen kristallinen zeolithischen Molekularsiebes des Typs A und dessen Verwendung | |
| EP3094594B1 (de) | Pigmente auf der basis von bismuthverbindungen | |
| EP3553137A1 (de) | Partikel mit einer antimikrobiellen oberfläche, werkstoff zur herstellung einer beschichtung mit solchen partikeln sowie herstellungsverfahren für solche partikel | |
| EP3915376A1 (de) | Partikuläres antimikrobielles hybridsystem | |
| WO2007096385A1 (de) | Bariumsulfat | |
| DE10351433A1 (de) | Katalytisch aktive Partikel | |
| DE102008023444A1 (de) | Elektrotauchlackzusammensetzung | |
| DE10131173C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kern-Hülle-Teilchen und deren Verwendung | |
| DE10010255C2 (de) | Verfahren zum entkeimenden und reinigenden Spülen partikelhaltiger Filterbetten | |
| EP0075197A2 (de) | Flockungsstabile Mischphasenpigmente mit Rutilstruktur, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung | |
| EP0239778A1 (de) | Katalysatormaterial zur Minderung der Stickoxide in Rauchgasen | |
| DE10254575A1 (de) | Photokatalytische Aktivkohle, farbige photokatalytische Aktivkohle, sich verfärbende Aktivkohle und Desodorierungs- und Adsorptionsprodukt, das diese verwendet, sowie Verfahren zum Reinigen von Erdreich | |
| DE3523317A1 (de) | Verfahren zur herstellung von magnetitpigmenten | |
| DE2545243A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines lichtbestaendigen titandioxid-pigments | |
| DE10258373A1 (de) | Herstellung magnetischer Titandioxidpartikel | |
| DE102005050414A1 (de) | Optoreaktor | |
| EP3949736A1 (de) | Partikuläres antimikrobielles hybridsystem | |
| DE10164904B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kern-Hülle-Teilchens, wobei der Kern ein nanoskaliges Teilchen ist und die Verwendung des Teilchens | |
| EP3201136B1 (de) | Vorrichtung zum filtrieren von wasser | |
| DE102007001466A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines antibakteriell bzw. antimikrobiell wirkenden keramischen Werkstoffes sowie dessen Verwendung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |