https://doi.org/10.15255/KUI.2013.032
Objavljen: Kem. Ind. 64 (1-2) (2015) 1−10
Referentni broj rada: KUI-32/2013
Tip rada: Izvorni znanstveni rad
Preuzmi rad:  PDF

Katalitička oksidacija fenola uz zeolitni katalizator Cu/Y-5: 1. dio: Priprava i karakterizacija katalizatora

K. Maduna Valkaj, O. Wittine i A. Katović

Sažetak

Potreba za uklanjanjem organskih nečistoća iz industrijskih otpadnih voda uvjetovala je razvoj novih, djelotvornih tehnologija s posebnim naglaskom na uštedu sirovina i energije te ekonomičnost procesa. Katalitička oksidacija organskih zagađenja vodikovim peroksidom u vodenom mediju, poznata kao metoda CWPO (eng. Catalytic Wet Peroxide Oxidation), jedan je od postupaka koji ispunjava navedene zahtjeve. Upotrebom vodikova peroksida, kao oksidacijskog sredstva, i pogodnog heterogenog katalizatora moguće je proces provoditi pri atmosferskom tlaku i temperaturi ispod 383 K. Zeoliti su zbog svojih specifičnih značajki (selektivnost prema veličini i obliku molekula, termička i kemijska stabilnost, neškodljivost živom svijetu) izrazito pogodni katalizatori za uporabu u selektivnim oksidacijskim procesima. Stoga su u ovom radu proučavani aktivnost, selektivnost i stabilnost katalizatora Cu/Y-5 u reakciji oksidacije fenola vodikovim peroksidom. Katalizator je pripravljen ionskom izmjenom protoniranog oblika komercijalnog zeolita. Karakterizacija katalizatora obuhvaćala je rendgensku difrakciju (XRD), pretražnu elektronsku mikroskopiju (SEM) i elementnu analizu atomskim apsorpcijskim spektrometrom (AAS), te određivanje specifične površine i obujma pora (standardna BET-metoda). Reakcija je provođena u šaržnom Parrovu reaktoru pri atmosferskom tlaku i temperaturama od 323 do 353 K. Katalizator je pripravljen u praškastom obliku, a maseni udjel bakra u zeolitu iznosio je 3,46 %. Početna koncentracija fenola u reakcijskoj otopini bila je 0,01 mol dm^–3, a vodikova peroksida od 0,01 do 0,10 mol dm^–3. Dobiveni eksperimentalni podaci testirani su sljedećim kinetičkim modelima za oksidaciju fenola r_Ph = k₁ c_Ph c_HP i raspad vodikova peroksida r_HP = k₂ c_HP , a kinetički parametri procijenjeni su Nelder-Meadovom metodom nelinearnog optimiranja. Rezultati provedenih istraživanja pokazali su da je pri ispitivanim reakcijskim uvjetima primjenom postupka CWPO uz katalizator Cu/Y-5 moguće iz početne reakcijske smjese u potpunosti ukloniti fenol uz istodobno 54,5 %-tno smanjenje sadržaja ukupnog organskog ugljika.

Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna

Ključne riječi

katalitičko pročišćavanje otpadnih voda, oksidacija fenola, vodikov peroksid, zeoliti, kinetička analiza