Katalitičko spaljivanje toluena na Mn-Ni/monolitnim katalizatorima

diplomski rad

• Naslov (engleski): Catalytic combustion of toluene on Mn-Ni/monolithic catalyst
• Autor: Mario Šantolić
• Mentor: Vesna Tomašić (mentor)
• Član povjerenstva: Vesna Tomašić (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Ljubica Matijašević (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Mirela Leskovac (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2015-09-24, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Kemijsko inženjerstvo; Reakcijsko inženjerstvo

Sažetak

Potreba za smanjenjem emisija hlapljivih organskih spojeva (VOC) u okoliš dovela je do razvoja brojnih tehnologija. Postupci naknadne obrade otpadnih plinova uglavnom se dijele u dvije velike skupine, tj. na postupke oporabe (apsorpcija, adsorpcija, kondenzacija, membranska separacija) i postupke razgradnje (oksidacija i biorazgradnja). Katalitička oksidacija ubraja se u napredne tehnologije oksidacije, a pokazala se kao najučinkovitija metoda za uklanjanje malih koncentracija neželjenih VOC spojeva prisutnih u velikim volumenima otpadnih plinova. U ovom radu ispitana je katalitička oksidacija modelne komponente u metalnom monolitnom reaktoru s tankim slojem miješanog oksida mangana i nikla (Mn-NiOx/Al-Al2O3) kao katalitički aktivnom komponentom. Detaljno je opisana metoda pripreme metalnog monolitnog katalizatora/reaktora s posebnim naglaskom na metodu nanošenja katalitički aktivne komponente na metalni monolitni nosač. Kao modelna komponenta izabran je toluen, kao uobičajeni predstavnik aromatskih organskih hlapljivih spojeva koji predstavljaju najveći problem pri razvoju katalitičkih procesa. Katalitička oksidacija toluena provedena je u monolitnom reaktoru pri konstantnoj masi katalizatora (0,0025 g) odnosno uz konstantnu debljinu katalitičkog sloja. Detaljno je ispitan utjecaj temperature (100-320 °C), omjera volumnih protoka reaktanta i oksidansa (10:3, 20:3), ukupnog protoka reakcijske smjese (23-100 mL/min) te početne koncentracije toluena (50-233 ppm) na konverziju toluena. Nađeno je da pripremljena metalna monolitna izvedba (Mn-NiOx/Al-Al2O3) predstavlja učinkovit katalitički sustav za heterogenu katalitičku oksidaciju toluena pri različitim radnim uvjetima, pri čemu su posebno zapažene vrijednosti konverzija postignute na relativno niskim temperaturama (< 200 °C). To ukazuje na velike mogućnosti primjene takvog sustava za uklanjanje različitih VOC spojeva iz otpadnih plinova u realnim sustavima, kao zamjene za katalizatore na bazi plemenitih metala.

Sažetak (engleski)

The need to reduce emissions of the volatile organic compounds (VOC) in the environment leads to the development of many technologies. Post-treatment processes of waste gases are divided into two large groups, the processes of recovery (absorption, adsorption, condensation, membrane separation) and processes of degradation (oxidation and biodegradation). Catalytic oxidation belongs to the advanced oxidation technologies and proved to be the most effective method for removing of undesirable low concentrations of VOC compounds present in the large volumes of waste gases. In this work the catalytic oxidation of the model component was performed in the metal monolithic reactor with a thin layer of mixed manganese and nickel oxide (Mn-NiOx/Al-Al2O3) as catalytic active material. A detailed description of the metallic monolith catalyst/reactor preparation was given, with a special emphasis on deposition of the catalytically active components on the metallic monolith carrier. Toluene was chosen as the model component because it is representative of the most common aromatic organic volatile compounds. The catalytic oxidation of toluene was carried out in the monolithic reactor at the constant weight of catalyst (0.0025 g) or at constant thickness of the catalytic layer. The effect of temperature (100-320 °C), the flow rates ratios of the reactant and the oxidant (10:3, 20:3), the total flow rates of the reaction mixture (23-100 ml/min), and the initial concentrations of toluene (50-233 ppm) on toluene conversion was investigated in details. It was found out that the prepared metallic monolith device (Mn-NiOx/Al-Al2O3) is an effective system for the catalytic heterogeneous catalytic oxidation of toluene at different operating conditions, with particularly notable conversion achieved at relatively low temperatures (< 200 °C). This points to the great possibilities of such a system for the removal of various VOC compounds from waste gases in the real systems, as an alternative for catalysts based on precious metals.

• Ključne riječi: VOC; toluen; katalitička oksidacija; Mn-Ni katalizator; monolitni katalizator/reaktor
• Ključne riječi (engleski): VOC; toluene; catalytic oxidation; Mn-Ni catalyst; monolithic catalyst/reactor
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:586060
• Studijski program: Naziv: Ekoinženjerstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka ekoinženjerstva (mag. ing. oecoing.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2017-03-13 14:04:24