• Strona główna AGH
  • AGH Main Page
 
Szukaj w systemie LAB
grupa / kierunek:
Środowisko i zmiany klimatyczne / Ochrona środowiska

Zastosowanie warstwowych glinokrzemianów w procesach adsorpcyjnych i katalitycznych

Kierownik: Monika Motak
Jednostka wiodąca: AGH
Wydział Energetyki i Paliw
Główni wykonawcy:
Monika Motak, Teresa Grzybek
Cele ogólne badań:
Temat badawczy obejmuje:
1) przeprowadzenie szeregu modyfikacji różnego typu glinokrzemianów warstwowych mających na celu poprawienie ich właściwości sorpcyjnych i/lub katalitycznych,
2) przebadanie właściwości sorpcyjnych i katalitycznych otrzymanych układów. Prace mają na celu znalezienie katalizatora do redukcji tlenków azotu, który byłby konkurencyjny dla stosowanych dotychczas katalizatorów wanadowych, oraz sorbentu pochłaniającego metale ciężkie i/lub zanieczyszczenia organiczne ze ścieków.
Projekty w ramach których realizowany jest temat:
Prace własne AGH nr 10.10.210.52 zad.12
Najważniejsze uzyskane wyniki:
Materiałem wyjściowym do preparatyki była sodowa forma montmorillonitu otrzymanego na drodze sedymentacji z bentonitu milowickiego, montmorillonit handlowy, bentonit oraz kwasowy montmorillonit K5. Próbki wyjściowe poddano różnym modyfikacjom takim jak interkalacja jonami akwahydroksoglinu lub akwahyroksocyrkonu, aktywacja kwasowa promowanie depozytem materiału węglowego. Prekursor depozytu węglowego (poliakryloamid lub sacharozę) wprowadzano na próbki wcześniej podpieerane i/lub aktywowane kwasowo. Następnie próbki pirolizowano szokowo w temperaturze 773 K otrzymując serię nanokompozytów mineralno - węglowych. Wprowadzając materiał aktywny w postaci jonów miedzi (Cu2+) i żelaza (Fe3+) otrzymano 4 serie katalizatorów.
1. na bazie materiałów wyjściowych: MtCu, BCu, K5Cu, MtmCu, MtFe, BFe, K5Fe, MtmFe,
2. na bazie interkalowanych glinokrzemianów: MtAlCu, BAlCu, K5AlCu, MtmAlCu, MtAlFe, BAlFe, K5AlFe, MtmAlFe, oraz MtZrCu, MtZrFe,
3. na bazie kwasowych modyfikafikatów: MtHCu, BHCu, MtmHCu, MtHFe, BHFe, MtmHFe, oraz
4. na bazie glinokrzemianów promowanych depozytem węglowym: MtAlGCu, MtZrGCu, MtHGCu, MtHZrCu,
Otrzymane układy badano metodami XRD, XPS, TPD, oraz sorpcyjnymi (sorpcja wody i metanolu) oraz wyznaczono profile temperaturowe metodą TPR, przebadano ich redukowalność w reakcji redukcji N2O wodorem oraz ich działanie katalityczne w reakcji redukcji tlenków azotu amoniakiem - SCR. Dla serii próbek nawęglanych przeprowadzono analizę symulowanych krzywych adsorpcyjnych w celu określenia udziału części mineralnej i węglowej w sorpcji wody i metanolu.Badania spektroskopowe oraz obliczenia na bazie modelu sorpcji wielorakiej, pozwalają określić wpływ preparatyki na budowę nanokompozytów montmorillonitowo–węglowych: 1) istnieje możliwość stosowania różnych prekursorów węglowych dla wprowadzenia depozytu; 2) ilość powstającego depozytu węglowego jest uzależniona od stężenia promującego roztworu; 3) powstające warstwy są bardzo cienkie i mają cechy odrębne od typowych materiałów węglowych; 4) nanokompozyty są stabilne termicznie do temperatury ok. 900 K w atmosferze nieutleniającej; 5) właściwości sorpcyjne układów MtZrC znacznie różnią się od próbek nie zawierających węgla; 6) wprowadzenie depozytu węglowego zmniejsza wielkość powierzchni właściwej i hydrofobizuje powierzchnię; 7) właściwości sorpcyjne nanokompozytów względem par wody i metanolu są podobne; 8) charakter symulowanych krzywych adsorpcji na substancji węglowej w odniesieniu do punktów izotermy empirycznej sugeruje powstawanie po pokrywaniu polimerem – poliakryloamidem i kalcynacji wtórnej mikroporowatości, którą trudno rozdzielić na udział substancji węglowej bądź mineralnej; 9) postaci zlinearyzowanych równań w układach BET i DR, obliczone na podstawie danych empirycznych oraz symulacji dają informację, że część powierzchni adsorpcyjnej należy przypisać substancji węglowej, a część mineralnej. Brak zjawiska absorpcji dla wody wskazuje, iż materiał węglowy tworzy bardzo cienkie warstwy (prawdopodobnie o grubości 1 atomu). 10) Badanie termoprogramowanej redukcji pokazało, że próbki mają różną redukowalność. Maksimum temperaturowe (K) piku dla katalizatorów miedziowych układa się w sekwencję: BCu (524) > K5Cu (541)» MtHCu (544)»BAlCu (546) > Malcu (588) > K5AlCu (684). A dla katalizatorów żelazowych następująco: BHFe (644) » BAlFe (647) > K5AlFe (654) > K5Fe (668) » MtHFe (667) > MtAlFe (682) > BFe (682). 11) Aktywność katalizatorów w reakcji SCR jest bardzo różna i zależna od metody preparatyki. Katalizatory z wprowadzonym depozytem węglowym wykazują każdorazowo wyższą aktywność niż identycznie przygotowane katalizatory bez depozytu węglowego
Najważniejsze publikacje:
1. M. Motak, G.S. Jodłowski, T. Grzybek, „ Zastosowanie równania sorpcji wielorakiej do badania budowy nanokompozytów mineralno – węglowych”, Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 22 (3) 479 – 487 (2006).
2. M. Motak, T. Grzybek, „ Badanie struktury montmorillonitu podpieranego związkami Zr i promowanego depozytem węglowym ”, Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 22 (3) 473 – 478 (2006).
3. M. Motak Montmorillonites modified with polymer and promoted with copper as DeNOx catalysts, w druku (po recenzji, przyjęte do druku)
Dane osoby kontaktowej:
Monika Motak
WPiE, AGH, Kraków, al. Mickiewicza 30,
tel. (012) 617 2123,
mail: motakm@agh.edu.pl

data aktualizacji: 2008-06-02

All rights reserved (c) 2013 Akademia Górniczo-Hutnicza