Neutralization of carbon monoxide by magnetite-based catalysts

Olena Ivanenko; Vyacheslav Radovenchyk; Іaroslav Radovenchyk

doi:10.15587/2706-5448.2020.214432

Автор(и)

Olena Ivanenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-6838-5400
Vyacheslav Radovenchyk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-5361-5808
Іaroslav Radovenchyk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-0101-0273

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.214432

Ключові слова:

димові гази, монооксид вуглецю, залізомісткі розчини, метод нарощування, хімічна конденсація, каталітичний метод.

Анотація

Об’єктом дослідження є процеси отримання частинок магнетиту методом хімічної конденсації з метою наступного використання в процесах конверсії монооксиду вуглецю, що утворюється при спалюванні вуглецевмісних матеріалів в умовах недостатньої кількості кисню чи повітря. Одним з найбільш проблемних місць знешкодження СО є значні об’єми газових викидів та складність процесу його перетворення. Тому серед існуючих сьогодні способів – термічний, адсорбційний, абсорбційний, каталітичний – найчастіше застосовують останній, як найбільш прийнятний для таких умов. Суттєво гальмує впровадження каталітичних методів необхідність використання в каталізаторах благородних металів, що робить їх застосування в промислових масштабах надто затратним. Розробка дешевих та ефективних каталізаторів конверсії СО є сьогодні пріоритетним напрямком досліджень в цій галузі.

В ході досліджень використовувалися каталізатори на основі частинок магнетиту Fe₃O₄, отриманого методом хімічної конденсації. Для регулювання властивостей часток використовували метод нарощування, процес заморожування-розморожування та зміну співвідношення компонентів в початкових розчинах. Можливість регулювання властивостей синтезованих частинок в широкому діапазоні робить магнетит досить перспективним для використання в якості каталізатора.

Отримано дешевий, ефективний каталізатор знешкодження монооксиду вуглецю. Особливістю даного матеріалу є значні його запаси в земній корі та можливість отримання з відходів виробництва. Використання в якості сировини відпрацьованих залізомістких електролітів та травильних розчинів дозволить одночасно вирішувати складну екологічну проблему їх знешкодження. Можливість простого регулювання вмісту іонів заліза різної валентності дозволяє отримувати каталізатор з наперед заданою ефективністю. Інертність та стійкість магнетиту в довкіллі не створює проблем з його утилізацією після використання.

Завдяки цьому забезпечується отримання дешевого, доступного та ефективного каталізатора для конверсії СО в СО₂ з відходів виробництва або природного матеріалу.

Біографії авторів

Olena Ivanenko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Vyacheslav Radovenchyk, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, професор

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Іaroslav Radovenchyk, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра екології та технології рослинних полімерів

Посилання

Kursov, S. V. (2015). Monooksid ugleroda: fiziologicheskoe znachenie i toksikologiia. Meditsina neotlozhnykh sostoianii, 6 (69), 9–16.
Patel, D. M., Kodgire, P., Dwivedi, A. H. (2019). Low temperature oxidation of carbon monoxide for heat recuperation: A green approach for energy production and a catalytic review. Journal of Cleaner Production, 245, 118838. doi: http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118838
Statistical Yearbook «Environment Of Ukraine 2018» (2019). Kyiv: State Statistics Service of Ukraine, 214. Available at: http://ukrstat.gov.ua/druk/publicat/kat_u/2019/zb/11/Zb_dovk_2018.pdf
Ekolohichnyi pasport Zaporizkoi oblasti za 2018 (2019). Ofitsiinyi portal Ministerstva enerhetyky ta zakhystu dovkillia Ukrainy, 173. Available at: https://menr.gov.ua/news/33529.html
Pavlovich, L. B., Titova, O. O. (2015). Ekologicheskie problemy metallurgicheskogo proizvodstva. Novokuznetsk: Izd. tsentr SibGIU, 2111.
Kašpar, J., Fornasiero, P., Hickey, N. (2003). Automotive catalytic converters: current status and some perspectives. Catalysis Today, 77 (4), 419–449. doi: http://doi.org/10.1016/s0920-5861(02)00384-x
Sanin, V. N., Andreev, D. E., Pugacheva, E. V., Zhuk, S. Ia., Borsch, V. N., Iukhvid, V. I. (2009). Poluchenie intermetallicheskikh katalizatorov glubokogo okisleniia CO i uglevodorodov. Neorganicheskie materialy, 45 (7), 839–846.
Borsch, V. N., Pugacheva, E. V., Zhuk, S. IA., Andreev, D. E., Sanin, V. N., Iukhvid, V. I. (2008). Mnogokomponentnye metallicheskie katalizatory glubokogo okisleniia SO i uglevodorodov. Doklady Akademii Nauk, 419 (6), 775–777.
Radovenchyk, V. M., Ivanenko, O. I., Radovenchyk, Ya. V., Krysenko, T. V. (2020). Zastosuvannia ferytnykh materialiv v protsesakh ochyshchennia vody. Bila Tserkva: Vydavnytstvo O. V. Pshonkivskyi, 215.
Lou, J.-C., Chang, C.-K. (2006). Catalytic Oxidation of CO Over a Catalyst Produced in the Ferrite Process. Environmental Engineering Science, 23 (6), 1024–1032. doi: http://doi.org/10.1089/ees.2006.23.1024
Kharisov, B. I., Dias, H. V. R., Kharissova, O. V. (2019). Mini-review: Ferrite nanoparticles in the catalysis. Arabian Journal of Chemistry, 12 (7), 1234–1246. doi: http://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.10.049
Radovenchyk, Ya. V., Romanenko, M. I., Radovenchyk, V. M. (2017). Zalizomistki sorbenty dlia ochyshchennia vody vid naftoproduktiv. Ekolohyia y promishlennost, 1, 74–80.