КОНЦЕПТУАЛЬНІ ОСНОВИ РОЗРОБКИ НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНИХ КАТАЛІЗАТОРІВ ОКИСНЕННЯ МОНООКСИДУ КАРБОНУ КИСНЕМ ПОВІТРЯ
DOI:
https://doi.org/10.18524/2304-0947.2020.4(76).216920Ключові слова:
монооксид карбону, низькотемпературне окиснення киснем повітря, каталізатори, засоби індивідуального захисту органів диханняАнотація
Проаналізовані актуальні питання сучасного етапу розробки і застосування в засобах індивідуального захисту органів дихання каталізаторів низькотемпературного окиснення монооксиду карбону. Розглянуті деякі підходи цілеспрямованого регулювання активності каталізаторів Вакер-типу, що містять сол паладію(ІІ), купруму(ІІ) і носії різного походження, а також перспективи використання таких каталізаторів в обладнанні для захисту навколишнього середовища. Незважаючи на прогрес у розробці каталізаторів низькотемпературного окиснення СО, у ЗІЗОД, що серійно випускаються, як каталізатор переважно використовується гопкаліт. Перспективними можуть бути золотовмісний каталізатор 3М Nanogold catalyst (США) і Pd(II)-Cu(II)-каталізатори, нанесені на модифіковані природні носії трепел і кліноптилоліт (Україна).Посилання
Rakitskaya T.L., Ennan A.A., Volkova V.I. Nizkotemperaturnaia kataliticheskaia ochistka vozdukha ot monooksida ugleroda. Odessa: Ekologiia, 2005, p. 191. (in Russian)
Rakitskaya T.L., Paina V.J., Jennan A.A. Sostav i kataliticheskaja aktivnost’ gidroksobromidnyh kompleksov palladija(II) v reakcijah okislenija monooksida ugleroda. Koordinac. himija, 1987, vol. 13, no 10, pp.1393-1397. (in Russian)
Rakitskaya T.L., Truba A.S., Kiose T.A., Raskola L.A. Mekhanizmy formirovaniia na poristykh nositeliakh kompleksov d metallov i ikh kataliticheskaia aktivnost v redoks-reaktciiakh. Visn. Odes. nac. univ., Him., 2015, vol. 20, no 2(54), pp. 27-48. https://doi.org/10.18524/2304-0947.2015.2(54).50626 (in Russian)
Rakitskaya T.L, Kiose T.A, Voloschuk A.G, Oleksenko L.P., Volkova V.Y., Reznik L.I. Effect exerted by acid modification of basalt tuff on catalytic activity of fixed acido complexes of palladium(II) and copper(II) in the reaction of carbon(II) oxide oxidation with air oxygen. Russ. J. Appl. Chem., 2009, vol. 82, no 2, рр. 210-214. https://doi.org/10.1134/s1070427209020074
Rakitskaya T.L., Kiose T.A., Ennan A.A., Golubchik K.O., Oleksenko L.P. and Gerasiova V.G. The Influence of Conditions of Acid-Thermal Modification of Clinoptilolite on Catalytic Properties of Palladium-Copper Complexes Anchored on it in the Reaction of Carbon Monoxide Oxidation. Russ. J. Phys. Chem., 2016, vol. 90, no 6, рр. 1128−1135. https://doi.org/10.1134/s0036024416060182
Rakitskaya T.L., Kiose T.A., Golubchik K.O., Ennan A.A., Volkova V.Y. Acid-modified clinoptilolite as a support for palladium-copper complexes catalyzing carbon monoxide oxidation with air oxygen. Chem. Central J., 2017, vol. 11, no 1. pp. 1-10. https://doi.org/10.1186/s13065-017-0256-6
Rakitskaya T.L, Kiose T.A, Zryutina A.М., Gladyshevskii R.E., Truba A.S. , Vasylechko V.O. , Demchenko P.Y., Gryschouk G.V. and V.Y. Volkova Solid-state catalysts based on bentonites and Pd(II)‑Cu(II) complexes for low-temperature carbon monoxide oxidation. Solid State Phenom., 2013, vol. 200. pp. 299-304. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.200.299
Rakitskaya T.L., Dzhyga G.M., Kiose T.A., Oleksenko L.P., Volkova V. Y. Pd(II), Cu(II) and pillared clay based nanocatalysts for low-temperature CO oxidation. SN Appl. Sci., 2019, vol. 1(4), pp. 291. https://doi.org/10.1007/s42452-019-0314-x
Park E.D. and Lee J.S. Effects of Copper Phase on CO Oxidation over Supported Wacker-Type Catalysts. J. Catal., 1998, vol. 180, pp. 123–131. https://doi.org/10.1006/jcat.1998.2263
Titov D.N., Ustyugov A.V., Tkachenko O.P. et al. State of active components on the surface of the PdCl2-CuCl2/γ-Al2O3 catalyst for the low-temperature oxidation of carbon monoxide. Kinet. Catal., 2012, vol. 53, no.2, pp. 272-284. https://doi.org/10.1134/S0023158412020140
Du X., Li H., Yu J., Xiao X., Shi, Z., et al. Realization of high effective Pd–Cu–Clx/Al2O3 catalyst for low temperature CO oxidation by pre-synthesizing the active copper phase of Cu2Cl(OH)3. Catal. Sci. Technol., 2015, vol. 5, no. 8, pp. 3970–3979. https://doi.org/10.1039/c5cy00545k
Shen C., Li H., Yu J., Wu G., Mao D. and Lu G. A First-Principles DFT Study on the Active Sites of Pd-Cu-Clx/ Al2O3 Catalyst for Low-Temperature CO Oxidation. Chem. Cat. Chem., 2013, vol. 5, no. 10, pp. 2813–2817. https://doi.org/10.1002/cctc.201300356
Bruk L., Titov D., Ustyugov A. et al. The Mechanism of Low-Temperature Oxidation of Carbon Monoxide by Oxygen over the PdCl2–CuCl2/γ-Al2O3. Nanocatalyst. Nanomaterials, 2018, Vol. 8, no. 4, pp. 217. https://doi.org/10.3390/nano8040217
Park E.D., Choi S.H. and Lee J.S. Active States of Pd and Cu in Carbon-Supported Wacker-Type Catalysts for Low-Temperature CO Oxidation. J. Phys. Chem. B, 2000, vol. 104, no. 23, pp. 5586–5594. https://doi.org/10.1021/jp000583z
Radkevich V.Z., Wilson K., Khaminets S.G. and Sen’ko T.L. Effect of preparation conditions on the formation of the active phase of carbon fiber catalytic systems for the low-temperature oxidation of carbon monoxide. Kinet. Catal., 2014, vol. 55, no. 2, pp. 252-267. https://doi.org/10.1134/s0023158414020086
Zhou F., Du X., Yu J. et al. Highly water-resistant carbon nanotube supported PdCl2–CuCl2 catalysts for low temperature CO oxidation. RSC Adv., 2016, vol. 6, no. 71, pp. 66553-66563. https://doi.org/10.1039/c6ra15205h
Koh D.J., Song J.H., Ham S.W., Nam I.S. et al. Low temperature oxidation of CO over supported PdCl2–CuCl2 catalysts. Korean J. Chem. Eng., 1997, vol. 14, no 6, 486–490. https://doi.org/10.1007/BF02706597
Kim K.D., Nam I.S., Chung J.S. et al Supported PdCl2–CuCl2 catalysts for carbon monoxide oxidation 1. Effects of catalyst composition and reaction conditions. Appl. Catal. B: Env., 1994, vol. 5, no 1-2, pp. 103-115. https://doi.org/10.1016/0926-3373(94)00029-8
Kotareva I.A., Oshanina I.V., Kuzmicheva G.M. Vybor nositelia dlia prigotovleniia katalizatora nizkotemperaturnogo okisleniia monooksida ugleroda, Vestnik MITKhT, 2007, vol. 2, no 4, pp. 72-77. (in Russian)
Park E.D. and Lee J.S. Effect of Surface Treatment of the Support on CO Oxidation over Carbon-Supported Wacker-Type Catalysts. J. Catal., 2000, vol. 193, no. 1, pp. 5-15. https://doi.org/10.1006/jcat.2000.2879
Rakitskaya T.L., Kiose T.A., Vasylechko V.O., Volkova G.V., Gryshhouk V.Y. Adsorption-desorption properties of clinoptilolites and the catalytic activity of surface Cu(II)-Pd(II) complexes in the reaction of carbon monoxide oxidation with oxygen. Chem. Met. Alloys, 2011, vol. 4, no 3-4, pp. 213‑218.
Rakitskaya T.L., Raskola L.A., Kiose T.A., Zakhariia A.N., Kitaiskaia V.V. Adsorbtciia ionov 3d-metallov prirodnym i kislotno-modifitcirovannym klinoptilolitom, Visn. Odes. nac. univ., Him., 2010, vol. 15, no 2-3, pp.85-91. https://doi.org/10.18524/2304-0947.2010.3.43826 (in Russian)
Rakitskaya T.L., Vasylechko V.O., Kiose T.A., Gryschouk G.V., Dzhiga A.M. Catalytic activity of Pd(II) and Cu(II) complexes anchored with natural and pre-modified bentonite on the oxidation of carbon monoxide. Chem. Met. Alloys, 2015, vol. 8, no 1-2, pp. 32-38.
Rakitskaya T. L., Vasylechko V. O., Kiose T. O., Dzhyga G. M., Gryshchouk G. V., Volkova V. Y. Some features of Pd(II) and Cu(II) adsorption on bentonites. Adsorpt. Sci. Technol., 2017, vol. 35, no 5-6, pp. 482-489.
Rakitskaya T.L., Kiose T.A., Golubchik K.O., Kara A.L. Adsorbtcionno-desorbtcionnye svoistva prirodnogo i modifitcirovannogo trepela otnositelno Cu(II) I Pd(II) – komponentov katalizatorov okisleniia monooksida ugleroda. Visn. Odes. nac. univ., Him., 2017, vol. 22, no 4(64), pp.80-93. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2017.4(64).115930 (in Russian)
Kіose T.A. Khіmіchno-modifіkovanі bazaltovі tufi. Otrimannia, vlastivostі ta vikoristannia, Dis. … kand. khіm. nauk: 02.00.01. Odessa, 2011, p. 185. (in Ukrainian)
Dzhiga G.M. Modifіkovanі spolukami Pd(II) ta Cu(II) bentonіti v reaktcіiakh okisnennia monooksidu karbonu, dіoksidu sulfuru ta rozkladannia ozonu, Dis. … kand. khіm. nauk: 02.00.01. Odesa, 2018, p. 226. (in Ukrainian)
Golubchik K.O. Modifіkovanі prirodnі klіnoptilolіt і trepeli. Otrimannia, vlastivostі ta vikoristannia, Dis. …kand. khіm. nauk: 02.00.01. Odesa, 2019, p. 255. (in Ukrainian)
Rakitskaya T.L., Kiose T.A., Ennan A.A., Volkova V.I., Dzhiga A.M., Golubchik K.O. Sostoianie i perspektivy razrabotki nizkotemperaturnykh katalizatorov okisleniia monooksida ugleroda respiratornogo naznacheniia І. metallicheskie katalizatory. Visn. Odes. nac. univ., Him., 2013, vol. 18, no 2(46), pp.5-15. (in Russian)
Rakitskaya T.L., Kiose T.A., Ennan A.A., Volkova V.I. Sostoianie i perspektivy razrabotki nizkotemperaturnykh katalizatorov okisleniia monooksida ugleroda respiratornogo naznacheniia ІІ. Oksidnye i oksidno-metallicheskie katalizatory. Visn. Odes. nac. univ., Him., 2013, vol. 18, no 3(47), pp. 5-10. (in Russian)
Rakitskaya T.L., Kiose T.A., Ennan A.A., Dzhiga A.M., Volkova V.I., Golubchik K.O. Sostoianie i perspektivy razrabotki nizkotemperaturnykh katalizatorov okisleniia monooksida ugleroda respiratornogo naznacheniia. ІІІ. Nanesennye metallokompleksnye katalizatory. Visn. Odes. nac. univ., Him., 2013, vol. 18, no 4(48), pp.5-12. (in Russian)
Luna B., Winchester J., Grose J., Mulloth L., Perry J. Evaluation of Commercial Off-the-Shelf Sorbents & Catalysts for Control of Ammonia and Carbon Monoxide. 40th Int. Conf. Env. Syst., 2010, pp. 6062. https://doi.org/10.2514/6.2010-6062
Croll L., Billingsley B., Brey L., Fansler D., Martinson P. Design and Evaluation of Escape and CBRN Respirator Cartridges Using Nano Gold Carbon Monoxide Oxidation Catalysts. 10th Intern. Symp. on Protection against Chem. and Biol. Warfare Agents, Stockholm, 2010, vol. 8, no11.
Punde S.S., Tatarchuk B.J. CO removal at ambient conditions: Catalyst screening and impact of operating conditions. Sep. Purif. Technol., 2017, vol. 183, pp. 43-53.http://dx.doi.org/10.1016/j.seppur.2017.03.007
Zayavka 2141355 Velikobritaniya, 1984. Palladium oxidation catalyst. V.F. Zackay, D.R. Rowe; Teledyne Ind., Inc. no 2141355. Zaiav. 15.06.1983; Opubl. 4.06.1985.
Patent 4521530 USA, 1985. Catalyst of palladium, copper and nickel on a substrate. V.F. Zackay, D.R. Rowe; Teledyne Ind., Inc., Teledyne Water Pik. no US06/504. Zaiav. 15.06.1983; Opubl. 4.06.1985.
Patent 4158643 USA, 1979. Catalytic carbon for oxidation of carbon monoxide in the presence of sulphur dioxide. R.K. Sinha; Calgon Corp. no US05/832. Zaiav. 09.07.1977; Opubl. 19.06.1979.
Zayavka 1498571 Velikobritaniya, 1978. Preparation of active‑carbon‑supported catalysts. R.K. Sinha; Calgon Corp. no 9344/74; Zaiav. 09.03.1977; Opubl. 18.01.78.
Zayavka 1498572 Velikobritaniya, 1978. Preparation of active carbon‑supported oxidation catalysts. R.K. Sinha; Calgon Corp. no 6262/77; Zaiav. 09.03.1976; Opubl. 18.01.1978.
Rakitskaya T.L., Kiose T.A., Volkova V.I. Metallicheskie, oksidnye i metallokompleksnye katalizatory nizkotemperaturnogo okisleniia monooksida ugleroda kislorodom. Visn. Odes. nac. univ., Him., 2004, vol. 9, no. 6-9, pp. 33-45. (in Russian)
Armbruster T. Clinoptilolite-heulandite: applications and basic research. Stud. Surf. Sci. Catal., 2001, vol. 135, pp. 13-27. https://doi.org/10.1016/S0167-2991(01)81183-6
Langella A., Pansini M., Cappelletti P., De Gennaro B., de’Gennaro M., Colella C. NH+4 , Cu2+, Zn2+, Cd2+ and Pb2+ exchange for Na+ in a sedimentary clinoptilolite, North Sardinia, Italy. Micropor. Mesopor. Mater., 2000, vol. 37, no. 3, pp. 337-343. https://doi.org/10.1016/S1387-1811(99)00276-0
Patent 76148 Ukraina, MPK V 01 J 23/44. Sposіb vigotovlennia katalіzatora dlia ochistki povіtria vіd oksidu vugletciu. T.L. Rakitskaya, T.O. Kіose, A.A Ennan, V.I. Volkova. – no. u201206893; Zaiavl. 05.06.2012; Opubl.25.12.2012, Biul. N 25. (in Ukrainian)
Patent 104865 Ukraina, MPK V 01 J 23/44 V 01 J 23/72. Sposіb vigotovlennia katalіzatora dlianizkotemperaturnoї ochistki povіtria vіd oksidu vugletciu. T.L. Rakitskaya, T.O. Kіose, A.A Ennan, K.O. Golubchik.no u201507575. Zaiav. 29.07.2015; Opubl. 25.02.2016, Biul. N 4. (in Ukrainian)
Ennan A.A.-A., Abramova N.M., Khoma R.Ie. Kataloh zasobiv zakhystu indyvidualnoho zakhystu. PCIEHPMES and NAS Ukraine. Odesa, 2017, p. 52. (in Ukrainian)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Вісник Одеського національного університету. Хімія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Правовласниками опублікованого матеріалу являються авторський колектив та засновник журналу на умовах, що визначаються видавничою угодою, що укладається між редакційною колегією та авторами публікацій. Ніяка частина опублікованого матеріалу не може бути відтворена без попереднього повідомлення та дозволу автора.
Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.
