Katalitičke statičke miješalice pripremljene 3D ispisom kao napredni katalizatori za oksidaciju BTEX-a

master's thesis

• Title (english): Catalytic static mixers prepared by 3D printing as advanced catalysts for BTEX oxidation
• Author: Antonia Ravlija
• Mentor: Vesna Tomašić (mentor)
• Committee member: Vesna Tomašić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Vanja Kosar (član povjerenstva)
• Committee member: Željka Ujević Andrijić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2022-09-29, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Chemical Engineering

Abstract

Ovaj rad obuhvaća teorijski pregled tehnologija aditivne proizvodnje, klasifikaciju i karakterizaciju strukturiranih katalizatora i hlapljivih organskih spojeva te opis procesa katalitičke oksidacije. Tijekom eksperimentalnog dijela rada izrađeni su strukturirani monolitni nosači katalizatora u obliku statičkih miješalica, primjenom tehnologije aditivne proizvodnje odnosno 3D-ispisa te su potom korišteni za katalitičku oksidaciju benzena, toluena, etilbenzena i o-ksilena (BTEX). Na pripremljene strukturirane nosače prethodno je nanesena katalitički aktivna komponenta (MnFeOx) postupkom impregnacije. Katalitička oksidacija BTEX-a provedena je za različite geometrije strukturiranih nosača katalizatora pri različitim temperaturama uz konstantan protok reakcijske smjese. Na temelju dobivenih rezultata može se primijetiti da se kod svih komponenata smjese BTEX-a, maksimalne konverzije najprije, na nižim temperaturama postižu kod sustava statičke miješalice koje ima najveću geometrijsku površinu. Zatim se prati trend prema veličini geometrijske površine, s time da se na kraju, kod sustava statičke miješalice s najmanjom geometrijskom površinom, maksimalne konverzije svih komponenata ostvaruju pri znatno višim temperaturama. Iz navedenoga se može zaključiti da statičke miješalice s većom geometrijskom površinom daju bolje rezultate, odnosno da ostvaruju više konverzije pri nižim temperaturama. Usporedbom vrijednosti temperatura T10, T50 i T90 na kojima se postiže 10 %-tna, 50 %-tna i 90 %-tna konverzija uočava se da se za sve geometrije statičkih miješalica prati trend reaktivnosti tijekom oksidacije redoslijedom: o-ksilen > etilbenzen > toluen > benzen, što znači da benzen oksidira posljednji.

Abstract (english)

This paper includes a theoretical overview of additive manufacturing technologies, classification and characterization of structured catalysts and volatile organic compounds, and a description of the catalytic oxidation process. The experimental part covers the making of structured monolithic catalyst supports in the form of static mixers, using additive manufacturing technology, i.e. 3D-printing, which are then used for the catalytic oxidation of benzene, toluene, ethylbenzene and o-xylene (BTEX). A catalytically active component (MnFeOx) is previously applied to the prepared structured supports by impregnation. Catalytic oxidation of BTEX is carried out for different geometries of structured catalyst supports at different temperatures with a constant flow of the reaction mixture. Based on the obtained results, it was found that for all components of the BTEX mixture, maximum conversions are first achieved for the static mixer system with the largest geometric surface, at lower temperatures. Then the trend according to the size of the geometric surface is followed, with the fact that the maximum conversions of all components were achieved at significantly higher temperatures for the static mixer system with the smallest geometric surface. It can be concluded that static mixers with a larger geometric surface give better results, i.e. they achieve higher conversion at lower temperatures. By comparing the values of temperatures T10, T50 and T90 at which 10 %, 50 % and 90 % conversion are achieved, it is observed that for all geometries of static mixers, the trend of reactivity during oxidation is followed in the order: o-xylene > ethylbenzene > toluene > benzene, which means that benzene oxidizes last.

• Keywords: aditivna proizvodnja; katalitičke statičke miješalice; BTEX; katalitička oksidacija
• Keywords (english): additive manufacturing; catalytic static mixers; BTEX; catalytic oxidation
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:293164
• Project: Number: IP-2018-01-8669; Title: Intenzifikacija fotokatalitičkih i katalitičkih procesa za obradu otpadnih voda i otpadnih plinova; Acronym: IN-PhotoCat; Leader: Vesna Tomašić; Jurisdiction: Croatia; Funder: HRZZ; Funding stream: IP
• Study programme: Title: Chemical Engineering - Graduate study; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Access restricted to students and staff of home institution
• Created on: 2023-03-29 07:09:47