PL234252B1 - Sposób otrzymywania stabilnego sorbenta CO<sub>2</sub> na bazie modyfikowanego potasem ditlenku tytanu - Google Patents

Sposób otrzymywania stabilnego sorbenta CO<sub>2</sub> na bazie modyfikowanego potasem ditlenku tytanu Download PDF

Info

Publication number
PL234252B1
PL234252B1 PL420167A PL42016717A PL234252B1 PL 234252 B1 PL234252 B1 PL 234252B1 PL 420167 A PL420167 A PL 420167A PL 42016717 A PL42016717 A PL 42016717A PL 234252 B1 PL234252 B1 PL 234252B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
titanium dioxide
hours
dried
until
heated
Prior art date
Application number
PL420167A
Other languages
English (en)
Other versions
PL420167A1 (pl
Inventor
Waldemar Antoni MORAWSKI
Joanna Kapica-Kozar
Ewa Piróg
Agnieszka Maria Wanag
Ewelina Kusiak-Najman
Original Assignee
Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie filed Critical Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Priority to PL420167A priority Critical patent/PL234252B1/pl
Publication of PL420167A1 publication Critical patent/PL420167A1/pl
Publication of PL234252B1 publication Critical patent/PL234252B1/pl

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania stabilnego sorbenta CO2 na bazie modyfikowanego potasem ditlenku tytanu. Otrzymany materiał może być wykorzystywany w cyklicznym procesie sorpcji/desorpcji CO2.
Na przełomie ostatniej dekady produkcja nanomateriałów stała się dominującym trendem w wielu dziedzinach nauk i technologii. Obecna miniaturyzacja to nie tylko redukcja rozmiarów cząsteczek, między innymi materiałów katalizatorów, ale również odkrycie zupełnie nowych właściwości chemicznych i fizycznych. W ostatnich latach zintensyfikowano poszukiwania przyjaznych dla środowiska metod usuwania zanieczyszczeń zarówno z fazy wodnej jak i gazowej. Jedną z metod zasługującą na szczególną uwagę jest fotokatalityczna degradacja w obecności nanocząsteczki TiO2. Techniki te znalazły zastosowanie między innymi w rozkładzie związków organicznych (Liu H., Yuan G., Reac. Kinet. Catal. L, 83 (2004) 213-219), nieorganicznych (Aguado J., van Grieken R., Lopez-Munoz M.J., Marugan J., Catal Today, 75 (2002) 95-101), usuwanie odorów (Kim S.B., Hwang H.T., Hong S.C, Chemosphere, 48 (2002) 347-444), bakterii (Kociołek-Balawejder E., Szymczyk M., Akademia Ekonomiczna Wrocław 8612 (2007) 1179) oraz powierzchni samoczyszczących (Takeuchi M., Sakamoto K., Martra G. Coluccia S., Anpo M. J. Phys. Chem. B, 109 (2005) 15422-15428, Agrios A. G, Pichat P., J. Appl. Elec. 35 (2005) 655). W związku z tym, większość prac prowadzonych na świecie w ostatnich latach, ukierunkowana jest na modyfikację TiO2, celem uzyskania materiałów o jak najlepszych właściwościach. Jedną z takich właściwości ditlenku tytanu jest sorpcja CO2 ze strumienia gazów odlotowych, zawdzięcza to swoistej powierzchni oraz wymienności jonowej (Song F., Zhao Y., Zhong Q., J. Environ. Sci., 25 (2013) 554-560; Song F., Zhong Q., Zhao Y., Bu Y., RSC Adv., 3 (2013) 23785; Heinrich V., Rep. Prog. Phys., 48 (1985) 1481; Raupp G. B., Dumesic J. A., J. Phys. Chem., 89 (1985) 5240). Obecnie szerokie grono naukowców bada adsorpcje CO2 na mezoporowatych materiałach jak krzemionka czy węgle aktywne modyfikowane aminami (Feng X. X., Hu G. S., Hu X., Xie G. Q., Lu J. Q., Luo M. F., Ind. Eng. Chem. Res., 52 (2013) 4221-4228; Zhou L., Liu W., Li J. W., Wang N., Wang Z., Zhou Y. P., Chem. Phys. Lett. 413 (2005) 6-9; Yan X., Zhang Y., Qiao K., Yan Z., Komarneni S., Chem. Eng. J., 168 (2011) 918-924). Ditlenek tytanu z racji swoich właściwości chemicznych i fizycznych również należy do grupy sorbentów. Obecnie, prowadzi się liczne badania właściwości i zastosowania nanorurek z ditlenku tytanu. Znajdują one coraz szersze zastosowanie praktyczne, głównie w procesach katalitycznych i fotokatalitycznych. Podstawową zaletą nanorurek w stosunku do ditlenku tytanu jest znacznie większe rozwinięcie powierzani (Zhang S. M., Chen Y. Y., Yu Y., Wu H. H„ Wang S. R., Zhu B. L., Huang W. P., Wu S. H., J. Nano Res. 10 (2008) 871-875) oraz wzrost objętości mezoporów.
Ze zgłoszenia patentowego P.407034 znany jest sposób otrzymywania sorbenta do sorpcji gazowego CO2, polegający na modyfikacji ditlenku tytanu, który charakteryzuje się tym, że wysuszony ditlenek tytanu o strukturze anatazu przemywa się wodą amoniakalną i wodą destylowaną do uzyskania wartości pH w granicach 6-8, a następnie suszy się przez co najmniej 24 godziny w temperaturze 105-120°C. Korzystnie tak otrzymany materiał gotuje się w roztworze wodorotlenku potasu, przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH mocno alkaicznego, a następnie suszy się co najmniej 24 godziny w temperaturze od 100 do 120°C. Otrzymuje się wówczas materiał o dużo lepszych właściwościach adsorpcyjnych.
Ze zgłoszenia patentowego P.413082 znany jest sposób sorpcji CO2 z fazy gazowej z wykorzystaniem modyfikowanego ditlenku tytanu jako adsorbenta, polegający na tym, że stosuje się ditlenek tytanu modyfikowany alkaliami w ten sposób, że miesza się go z 10 M roztworem KOH w stosunku wagowym 1:20, aż do czasu otrzymania jednolitej zawiesiny, następnie materiał podgrzewa do temperatury 140°C, po czym po samoistnym ochłodzeniu do temperatury pokojowej zawiesinę kilkakrotnie przemywa się 0,1 M roztworem HCl nieustannie mieszając do uzyskania pH silnie kwaśnego, a następnie materiał przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH obojętnego i tak otrzymany nanomateriał suszy się w piecu w atmosferze powietrza przez 2 godziny w temperaturze 350°C, a następnie mieli. Istotą wynalazku jest to, że TiO2 otrzymany na bazie amorficznego ditlenku tytanu przemywa się wodą amoniakalną do uzyskania wartości pH w zakresie 6-7, następnie filtruje i suszy przez dobę, zaś wygrzewanie prowadzi się w czasie od 12 do 48 godzin. Stosuje się TiO2 otrzymany na bazie amorficznego ditlenku tytanu, czyli komercyjnego kwasu metatytanowego TiO(OH)2, który wykorzystywany jest jako półprodukt do produkcji TiO2 metodą siarczanową.
PL 234 252 B1
Ze zgłoszenia patentowego P.411452 znany jest sposób sorpcji CO2 z wykorzystaniem modyfikowanego ditlenku tytanu jako adsorbenta, który charakteryzuje się tym, że stosuje się ditlenek tytanu modyfikowany alkaliami w ten sposób, że miesza się go z 10 M roztworem NaOH albo KOH w stosunku wagowym 1:20, aż do czasu otrzymania jednolitej zawiesiny. Następnie materiał podgrzewa do temperatury 140° C przez 24 po czym po samoistnym ochłodzeniu do temperatury pokojowej zawiesinę kilkakrotnie przemywa się 0,1 M roztworem HCl nieustannie mieszając do uzyskania pH silnie kwaśnego, po czym materiał przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH obojętnego i tak otrzymany nanomateriał suszy się w piecu w atmosferze powietrza przez 2 godziny w temperaturze 350°C, a następnie mieli. Adsorbent przed użyciem do sorpcji CO2 wygrzewa się w gazie inertnym w temperaturze 100°C z szybkością ogrzewania 5 °/min. Jako gaz inertny stosuje się azot.
Sposób otrzymywania stabilnego sorbenta CO2, według wynalazku, na bazie modyfikowanego potasem ditlenku tytanu polega na tym, że wysuszony anatazowy ditlenek tytanu miesza się z 10 M roztworem KOH w stosunku wagowym 1:20, aż do czasu otrzymania jednolitej zawiesiny. Następnie materiał podgrzewa do temperatury 140 °C, po czym po samoistnym ochłodzeniu do temperatury pokojowej zawiesinę kilkakrotnie przemywa się 0,1 M roztworem HC l nieustannie mieszając do uzyskania pH silnie kwaśnego. Otrzymany materiał przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH obojętnego i suszy się w piecu w atmosferze powietrza przez 2 godziny w temperaturze 350°C, a następnie mieli. Istota wynalazku polega na tym, że stosuje się ditlenek tyta n u o zawartości anatazu 100% i węgla 1,06% wagowych, a materiał podgrzewa do temperatury 140°C przez 12, 24 lub 48 godzin.
Stosuje się ditlenek tytanu otrzymywany na skalę przemysłową metodą siarczanową, która polega na tym, że złoże ilmenitu po rozdrobnieniu jest ogrzewane ze stężonym kwasem siarkowym (Główczyk-Zubek J., Gabrylewicz A. Wiadomości PTK, 2001,4 (3/4), 54; Braun J. H., Baidins A., Marganski R. E., Prog. Org. Coat, 20 (1992) 105-138; Przepiera, A., Sosnowski, J. Przem Chem, 77/9 (1998) 328-334). W składzie wykorzystanego ditlenku tytanu oprócz anatazu 100% stwierdzono obecność węgla 1,06% wagowych. Otrzymany tą metodą materiał posiada powierzchnię właściwą BET 249 m2/g, ale charakteryzuje się niską mezoporowatością, co jest niekorzystne dla sorbentów stosowanych do oczyszczania gazów. Po jego modyfikacji na drodze hydrotermalnej reakcji w obecności wodorotlenku potasu nieoczekiwanie okazało się, że można zwiększyć jego mezoporowatość, a otrzymany sorbent anatazowego TiO2 posiada wyższą powierzchnię właściwą, do 270 m2/g i objętość mezoporów 0,86-0,94 cm3/g.
Wynalazek jest bliżej przedstawiony w poniższych przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1
Ditlenek tytanu o zawartości anatazu 100% oraz węgla 1,06% wagowych otrzymany metodą siarczanową, o masie około 40 g suszono w temperaturze 105°C przez 24 godziny w suszarce próżniowej w celu usunięcia wody zaadsorbowanej na jego powierzchni a następnie zmielono w celu rozdrobnienia wysuszonego TiO2. Powierzchnia właściwa (SBET) wyjściowego ditlenku tytanu wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 249 m2/g, a objętość mezoporów wyliczona metodą Dubinina- Raduszkiewicza (DR) wyniosła Vmeso = 0,28 cm3/g. Ditlenek tytanu o masie ok. 4 g umieszczono w naczyniu teflonowym, dodano 80 ml 10 M roztworu KOH i mieszano za pomocą mieszadła magnetycznego przez 30 min. Po upływie 30 minut naczynie teflonowe z ditlenkiem tytanu i 10 M roztworem KOH umieszczono w reaktorze i ogrzewano w temperaturze 140°C przez okres 12 godzin. Po upływie tego czasu i po samoistnym ochłodzeniu reaktora do temperatury pokojowej materiał kilkakrotnie przemywano 0,1 M roztworem HCl do uzyskania pH silnie kwaśnego. Po osiągnięciu żądanego pH materiał przemywano wodą destylowaną do uzyskania pH obojętnego. Tak otrzymany nanomateriał suszono w piecu w atmosferze powietrza przez 2 godziny w temperaturze 350°C, a następnie zmielono w celu rozdrobnienia wysuszonego TiO2-NRsKOH-12h.
Powierzchnia właściwa (Sbet) sorbentu wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 236 m2/g, a objętość mezoporów wyliczona metodą Dubinina-Raduszkiewicza (DR) wyniosła Vmeso = 0,93 cm3/g.
P r z y k ł a d 2
Postępowano analogicznie jak w przykładzie 1 z tą różnicą, że naczynie teflonowe z ditlenkiem tytanu i 10 M roztworem KOH ogrzewano w temperaturze 140°C przez okres 24 godziny.
Powierzchnia właściwa (Sbet) sorbenta wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 270 m2/g, a objętość mezoporów wyliczona metodą Dubinina-Raduszkiewicza (DR) wyniosła odpowiednio Vmeso = 0,94 cm3/g.
PL 234 252 B1
P r z y k ł a d 3
Postępowano analogicznie jak w przykładzie 2 z tą różnicą, że naczynie teflonowe z ditlenkiem tytanu i 10 M roztworem KOH ogrzewano w temperaturze 140°C przez okres 48 godzin.
Powierzchnia właściwa (Sbet) sorbentu wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 253 m2/g, a objętość mezoporów wyliczona metodą Dubinina-Raduszkiewicza (DR) wyniosła Vmeso = 0,86 cm3/g.

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    1. Sposób otrzymywania stabilnego sorbenta CO2 na bazie modyfikowanego potasem ditlenku tytanu polegający na tym, że wysuszony anatazowy ditlenek tytanu miesza się z 10 M roztworem KOH w stosunku wagowym 1:20, aż do czasu otrzymania jednolitej zawiesiny, następnie materiał podgrzewa do temperatury 140°C, po czym po samoistnym ochłodzeniu do temperatury pokojowej zawiesinę kilkakrotnie przemywa się 0,1 M roztworem HCl nieustannie mieszając do uzyskania pH silnie kwaśnego, a następnie materiał przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH obojętnego i tak otrzymany nanomateriał suszy się w piecu w atmosferze powietrza przez 2 godziny w temperaturze 350°C, a następnie mieli, znamienny tym, że stosuje się ditlenek tytanu o zawartości anatazu 100% i zawartości węgla 1,06% wagowych, a materiał podgrzewa do temperatury 140°C przez 12, 24 lub 48 godzin.
PL420167A 2017-01-13 2017-01-13 Sposób otrzymywania stabilnego sorbenta CO<sub>2</sub> na bazie modyfikowanego potasem ditlenku tytanu PL234252B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL420167A PL234252B1 (pl) 2017-01-13 2017-01-13 Sposób otrzymywania stabilnego sorbenta CO<sub>2</sub> na bazie modyfikowanego potasem ditlenku tytanu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL420167A PL234252B1 (pl) 2017-01-13 2017-01-13 Sposób otrzymywania stabilnego sorbenta CO<sub>2</sub> na bazie modyfikowanego potasem ditlenku tytanu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL420167A1 PL420167A1 (pl) 2018-07-16
PL234252B1 true PL234252B1 (pl) 2020-01-31

Family

ID=62836609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL420167A PL234252B1 (pl) 2017-01-13 2017-01-13 Sposób otrzymywania stabilnego sorbenta CO<sub>2</sub> na bazie modyfikowanego potasem ditlenku tytanu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL234252B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL420167A1 (pl) 2018-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Synthesis of bicrystalline TiO2 supported sepiolite fibers and their photocatalytic activity for degradation of gaseous formaldehyde
Chen et al. Adsorption–desorption behavior of gaseous formaldehyde on different porous Al2O3 materials
Li et al. Surface‐treated activated carbon for removal of aromatic compounds from water
Pego et al. Surface modifications of activated carbon and its impact on application
Ju et al. ZrO2 nanoparticles confined in CMK-3 as highly effective sorbent for phosphate adsorption
KR101908998B1 (ko) 철-아연 복합금속산화물을 포함하는 산성가스 제거용 활성탄 흡착제 및 이의 제조방법
Carrasco-Díaz et al. On the textural and crystalline properties of Fe-carbon xerogels. Application as Fenton-like catalysts in the oxidation of paracetamol by H2O2
CN112938971A (zh) 一种椰壳基中孔活性炭及其制备方法和应用
Wang et al. Few-layered mesoporous graphene for high-performance toluene adsorption and regeneration
Vo et al. Facile synthesis of spray pyrolysis-derived CuCl/γ-Al2O3 microspheres and their properties for CO adsorption and CO/CO2 separation
CN108704609A (zh) 用于CO吸附分离的单分子层CuCl/活性炭吸附剂制备方法
Kishor et al. N 1-(3-Trimethoxysilylpropyl) diethylenetriamine grafted KIT-6 for CO 2/N 2 selective separation
Chen et al. Bromate removal by Fe (II)–akaganeite (β-FeOOH) modified red mud granule material
Boruban et al. Synthesis of CuO nanostructures on zeolite-Y and investigation of their CO2 adsorption properties
Cai et al. Mechanochemical synthesis of tannic acid-Fe coordination compound and its derived porous carbon for CO2 adsorption
Hu et al. Promoting effect of Ru-doped Mn/TiO 2 catalysts for catalytic oxidation of chlorobenzene
Lin et al. Aerosol processing of low-cost mesoporous silica spherical particles from photonic industrial waste powder for CO2 capture
Cheng et al. Synthesis, characterization of nitrogen-doped mesoporous carbon spheres and adsorption performance
CN104118861A (zh) 一种超高比表面积多级孔碳的制备方法
KR102752775B1 (ko) 트리플루오로메틸 치환된 유기 리간드 및 중심 금속으로 아연을 포함하는 다공성 mof의 직접 탄화에 의한 나노 다공성 탄소물질의 제조방법
Kirbiyik Modification of biomass-derived activated carbon with magnetic $\alpha $-Fe $ _ {2} $ O $ _ {3} $ nanoparticles for CO $ _ {2} $ and CH $ _ {4} $ adsorption
Li et al. Vaseline-loaded expanded graphite as a new adsorbent for toluene
Wang et al. Removal of chromium from laboratory wastewater using preparation–adsorption technology with a Mg/Al/Cr layered compound
CN116286078B (zh) 一种液相脱氯剂及其制备方法
KR101333220B1 (ko) 금속수산화물을 이용한 반도체 및 평판디스플레이 제조공정에서 발생하는 독성유해가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법