КОНЦЕПТУАЛЬНІ ОСНОВИ РОЗРОБКИ НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНИХ КАТАЛІЗАТОРІВ ОКИСНЕННЯ МОНООКСИДУ КАРБОНУ КИСНЕМ ПОВІТРЯ

Автор(и)

  • T. L. Rakitskaya Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, кафедра неорганічної хімії та хімічної екології
  • Т. О. Kiose Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, кафедра неорганічної хімії та хімічної екології
  • A. A. Ennan Фізико-хімічний інститут захисту навколишнього середовища і людини

DOI:

https://doi.org/10.18524/2304-0947.2020.4(76).216920

Ключові слова:

монооксид карбону, низькотемпературне окиснення киснем повітря, каталізатори, засоби індивідуального захисту органів дихання

Анотація

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 activecarbonsupported catalysts. R.K. Sinha; Calgon Corp. no 9344/74; Zaiav. 09.03.1977; Opubl. 18.01.78.

Zayavka 1498572 Velikobritaniya, 1978. Preparation of active carbonsupported 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

2020-11-21

Номер

Розділ

Статті