Химическая промышленность внедряет экотехнологии: новые системы повысят эффективность очистки выбросов

Новости МирТесен

Российские исследователи создали катализаторы, демонстрирующие наилучшую эффективность в нейтрализации закиси азота — образующегося в процессе химического производства и в сельском хозяйстве вещества, негативно влияющего на озоновый слой. Ожидается, что это достижение позволит улучшить работу установок для очистки промышленных выбросов.

Увеличение концентрации парниковых газов представляет собой одну из важнейших экологических проблем нашего времени. Закись азота, возникающая в процессе сельскохозяйственного производства и при сжигании ископаемого топлива, занимает среди них особое положение. Она не оказывает непосредственного вредного воздействия на здоровье человека, однако негативно влияет на озоновый слой и ускоряет глобальное потепление.

В настоящий момент каталитическое разложение закиси азота на безвредные азот и кислород сталкивается с определенными технологическими и экономическими трудностями. Ключевые проблемы, связанные с этим процессом, обусловлены необходимостью использования высоких температур для протекания реакции (до 700 °С), что связано с многоступенчатым синтезом катализаторов и высокой стоимостью исходных реагентов, необходимых для их производства. Ученые из НИТУ МИСИС, ИОХ РАН и МГУ разработали альтернативное решение – использование высокоактивных катализаторов на основе цеолитов, содержащих металлы, и полученных с применением улучшенной методики. Данный подход позволяет не только облегчить процесс изготовления катализатора, но и существенно увеличить его производительность.

В настоящей работе цеолит со структурой FER был синтезирован с использованием двух различных методов. Первый из них – традиционный гидротермальный, предполагающий проведение реакции формирования цеолита в водном щелочном растворе. Второй метод – сольвотермальный, заключающийся в проведении реакции синтеза в органических растворителях (пиридине и н-бутиламине) с добавлением плавиковой кислоты.

«Предлагаемые методы обеспечивают возможность получения цеолитов FER с разнообразными характеристиками: формой кристаллов, пористостью и химической активностью. Оптимальным признан гидротермальный способ, поскольку он позволяет синтезировать цеолит с более однородной пористой структурой и частицами меньшего размера», — сказал д.х.н. Леонид Кустов, профессор, руководитель лаборатории нанохимии и экологии НИТУ МИСИС, главный научный сотрудник Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН.

Информация об исследовании представлена в научном журнале Коллоиды и поверхности: аспекты физико-химических и инженерных исследований (Q1).

«Также было установлено, что цеолитные катализаторы с добавками кобальта более эффективно расщепляют закись азота по сравнению с катализаторами на основе меди. Наиболее эффективный кобальтовый катализатор демонстрировал 90 -процентного разложения N₂O при температуре 420 °C, в то время как для достижения аналогичного результата медным катализаторам требовалось на 50–70 °C больше», — добавила Анна Макова, ассистент кафедры общей и неорганической химии НИТУ МИСИС.

Данная работа осуществлена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 23–73–30007).