Ozonowanie katalityczne- wpływ zanieczyszczeń katalizatorów na ich aktywność katalityczną
Loading...
Date
2013-07-01
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Catalytic ozonation – impact of catalysts impurities on their cataltytic activity
Abstract
W niniejszej rozprawie przedstawiono wyniki badań nad ozonowaniem katalitycznym. Podkreślono przedstawione w literaturze kontrowersyjne rezultaty oraz kontrowersyjne hipotezy dotyczące mechanizmów katalitycznego ozonowania. Celem niniejszej rozprawy jest wyjaśnienie części z tych kontrowersji. Do badań wybrano tlenki glinu oraz węgle aktywne. Autor pokazuje w jaki sposób zanieczyszczenia wpływają na obserwowany efekt katalityczny i są przyczyną niepoprawnej interpretacji mechanizmu reakcji. Sód stanowi główne zanieczyszczenie tlenków glinu. Rozpuszczanie sodu powoduje wzrost pH i stąd prowadzi do wzmożonego tworzenia rodników hydroksylowych. W Rozprawie pokazano, iż Al2O3 nie katalizuje rozpadu ozonu, ale może być efektywnie wykorzystany jako katalizator gdy na jego powierzchni zaadsorbowana jest cząsteczka związku organicznego. Węgle aktywne są wysoce zanieczyszczone związkami mineralnymi. Jakościowy i ilościowy skład tych zanieczyszczeń podano dla siedmiu komercyjnie dostępnych węgli. Pokazano, iż zanieczyszczenia węgli powodują „dodatkowy” efekt katalityczny. Efekt ten spowodowany jest niekontrolowanym wzrostem pH połączonym z rozpuszczaniem zanieczyszczeń w postaci metali alkalicznych. Wzrost pH jest często nieuświadomiony, szczególnie wówczas gdy nie prowadzi się ścisłej kontroli pH podczas proces katalitycznego. Co więcej w pracy pokazano, iż mimo zastosowania, bufor nie zawsze zapewnia stałą wartość pH i wyjaśniono dlaczego obserwuje się taki efekt.
In this thesis results on catalytic ozonation are discussed. The controversial results and controversial hypothesis concerning mechanisms of the catalytic ozonation in literature are emphasized. The aim of this thesis is to explain a part of those controversies. For that purpose aluminas and activated carbons have been chosen. Author reveal how catalyst impurities contribute to observed catalytic effect and cause an incorrect interpretation of reaction mechanism. Sodium constitutes the main impurity of aluminas. Dissolving of sodium increases the pH and therefore leads to a higher formation of hydroxyl radicals. The thesis confirms that ozone decomposition is not catalyzed by Al2O3 surface but alumina may be effectively used as the catalyst when organic molecules are adsorbed on the surface. Active carbons are heavily contaminated with many mineral impurities. Quantitative and qualitative composition contaminants in several brands of active carbons is provided in the thesis. It is shown that impurities contribute to “additional” catalytic effects. The effects are due to unintended pH increase connected with a dissolution of the alkali metal contaminants. The pH increase is frequently not realized, particularly when no strict control of catalytic ozonation conditions is assured. Moreover it is shown that using a buffer do not always mean a constant pH and is the thesis explains why such effect is observed
In this thesis results on catalytic ozonation are discussed. The controversial results and controversial hypothesis concerning mechanisms of the catalytic ozonation in literature are emphasized. The aim of this thesis is to explain a part of those controversies. For that purpose aluminas and activated carbons have been chosen. Author reveal how catalyst impurities contribute to observed catalytic effect and cause an incorrect interpretation of reaction mechanism. Sodium constitutes the main impurity of aluminas. Dissolving of sodium increases the pH and therefore leads to a higher formation of hydroxyl radicals. The thesis confirms that ozone decomposition is not catalyzed by Al2O3 surface but alumina may be effectively used as the catalyst when organic molecules are adsorbed on the surface. Active carbons are heavily contaminated with many mineral impurities. Quantitative and qualitative composition contaminants in several brands of active carbons is provided in the thesis. It is shown that impurities contribute to “additional” catalytic effects. The effects are due to unintended pH increase connected with a dissolution of the alkali metal contaminants. The pH increase is frequently not realized, particularly when no strict control of catalytic ozonation conditions is assured. Moreover it is shown that using a buffer do not always mean a constant pH and is the thesis explains why such effect is observed
Description
Wydział Chemii: Zakład Technologii Uzdatniania Wody
Sponsor
Keywords
węgiel, carbon, tlenek glinu, aluminum oxide, zanieczyszczenia, contaminants, rozpad ozonu, ozone decomposition