The catalysts based on natural zeolite-clinoptilolite of Sokyrnytsia deposit modified with oxides of Mn 4+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Cu 2+ , Cr 3+ were synthesized. It was determined that 100% conversion of carbon monoxide was achieved at a temperature of 390ºC when using the copper-manganese-oxide catalyst (30% CuO + 70% MnO 2). It was shown that although the use of the manganese-oxide catalyst provided 92.8% of CO conversion degree, this catalyst had the most advantages for application compared to the other studied solids. The structural parameters of the manganese-oxide catalyst were determined using XRD, SEM, and nitrogen adsorption. The composition of the main elements of the catalyst samples was determined by micro-X-ray spectral analysis. It was shown that using the catalyst containers in chambers heated by flue gases in the fire channels of a multi-chamber furnace for baking of electrode blanks can be one of the constructive solutions to the problem of flue gas purification from carbon monoxide. The environmental safety of the copper-manganese-oxide catalyst application for the treatment of the flue gases of electrode production is justified by obtaining a catalyst from spent sorbents for purification of the manganese-containing natural water and its non-toxicity in the case of burial or storage in landfills.
Розглянуто вплив температури, концентрації кисню та витрати газоповітряної суміші на ефективність окислення термоантрацитного вуглецевого зернистого матеріалу з утворенням монооксиду та діоксиду вуглецю. Змодельована установка передбачала нагрівання в термокамері зразку вуглецевого матеріалу при постійному пропусканні через зону нагрівання газоповітряної суміші, отриманої при регулюванні подачі повітря та вуглекислого газу. Температурний діапазон становив 20-850 °С. Встановлено, що помітне окислення вуглецевого матеріалу в термокамері при продуванні газоповітряних сумішей із вмістом кисню 8-21 % починається при температурах вищих 500 °С, а значні концентрації монооксиду вуглецю утворюються при температурах 600-800 °С. Визначено, що за концентрації кисню 14 % вміст монооксиду карбону у димових газах мінімальний у вибраному діапазоні концентрацій кисню 8-21 %. Показано, що при використанні газової суміші, насиченої водяними парами, ефективність доокислення монооксиду карбону зростає при температурах 650-850 °С, проте при використанні марганцевого каталізатору каталітичної дії парів води не спостерігається. Запропоновано використання марганцевого каталізатора, нанесеного у вигляді мікрокристалів на поверхню вуглецевого матеріалу, що забезпечує суттєве зниження концентрацій СО при температурах 500-850 °С. Недоліком процесу є збільшення втрат вуглецевого матеріалу в 1,6-2,0 рази за рахунок прискорення процесів окислення вугілля до СО та СО 2. Представлено можливість створення визначених умов для проведення технологічного процесу окислення термоантрацитного вуглецевого зернистого матеріалу на підприємствах для забезпечення зниження вмісту монооксиду карбону в продуктах окислення Ключові слова: монооксид вуглецю, димові гази, термоантрацитна пересипка, графітація, вуглецевий матеріал, діоксид марганцю, окислення, екологічний каталіз
Anthropogenic impact on the environment is growing every year. It deteriorates the living conditions of humans and other organisms and leads to global environmental crises. The atmosphere is especially sensitive to the influences in which processes progress more intensively than in other components of the environment. Kyiv takes one of the first places among the cities of Ukraine by the level of pollution. To make the necessary management decisions for improving air quality, detailed information is required about the level of air pollution, pollutants and sources of their formation, changes in time, etc. In developed countries, these functions are performed by different national pollution monitoring systems, which are automated and computerized and display real-time information. Today, the national environmental monitoring system in Ukraine is only being formed, so it is important to determine the most acceptable areas for its development. The capital should be a model for other cities. Hence, a modern system of environmental monitoring should be one of the main priorities of the current city administration. Today, the monitoring of air quality in the capital is carried out by several entities. Conventionally, the main monitoring organization is the Central Geophysical Observatory (CGO), which has 16 monitoring points in Kyiv and publishes some (25 %) of the obtained information on its website. A significant advantage of the information from CGO is its compliance with current regulations of Ukraine. Such information includes all necessary contaminants. Today, CGO has the most detailed information about air quality for a long-term period. The last few years have been characterized by intensive development of private air quality monitoring systems in the capital: LUN City, Save Dnipro, Air Visual, luftdaten.info and others. They belong to various organizations, have sufficient coverage of the city, but analyze air quality only by the content of 1–10 µm particles, which is not enough for a complete analysis and assessment of air pollution. Most of these monitoring systems are more like advertising or designed to create a network of observation posts by citizens themselves. Therefore, such systems cannot be considered full-fledged air quality monitoring systems. Several years ago, the Kyiv City State Administration decided to create a modern open-resource automated air quality monitoring system in the capital. Today four observation posts have been installed. Such posts correspond to the current European level of air monitoring and provide real-time detailed information about the air pollution level. The air quality monitoring system in the capital is likely to be developed by creation of new modern observation posts according to the Kyiv City State Administration program, especially if it is not commercialized or privatized in the future.
The processes of the interaction of carbon material (thermoanthracite pouring) with a gas-air mixture in a heat chamber were studied while heating to 800-850°C. The influence of temperature, oxygen and carbon dioxide concentration on the formation efficiency of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane was determined. A pilot plant was created, which provided heating of the carbon material at the indicated temperatures and regulating the supply of air and carbon dioxide. It was found that a noticeable oxidation of the carbon material in the heat chamber in the presence of oxygen or carbon dioxide occurs at the temperatures above 500°C. Significant concentrations of carbon monoxide were formed at temperatures of 600-800°C. It was shown that when using gas mixtures with an oxygen content of 7-21% minimum concentrations of carbon monoxide are formed at an oxygen content of 14%. At temperatures above 500°C, the formation of hydrogen and methane in gas flows was noted. The methane yield increased with the decreasing oxygen content.
Показано, що потрапляння близько 1,7611 млн тон в рік отруйного монооксиду вуглецю в атмосферу України становить серйозну проблему, що повинна вирішуватися на рівні промислових виробництв. Обгрунтовано необхідність розробки технічних рішень щодо зниження викидів монооксиду вуглецю димових газів виробництва електродів, що утворюються головним чином у печах для випалювання. Визначено, що необхідними умовами для вибору каталізатора окислення монооксиду вуглецю є дешевизна, доступність, розповсюдженість в Україні, високі експлуатаційні характеристики та поліфункціональність з точки зору екологічного каталізу, забезпечуючи принципово безвідходну екологічну чисту технологію. При цьому вимогою до розміщення контейнерів з каталізатором є їх розташування безпосередньо в камерах печі для випалювання електродів, що забезпечує незначні матеріальні витрати на проведення процесу каталітичного окислення СО. Доведено, що при врахуванні адсорбційних властивостей цеолітів-клиноптилолітів Сокирницького родовища Закарпатській області України та можливості їх практичного застосування в промислових масштабах, використання даних природних матеріалів з метою вирішення екологічних проблем є актуальним і не викликає сумніву. В результаті проведення дослідження процесу окислення СО в створеній лабораторній установці було визначено, що для досягнення 100 %-вої конверсії монооксиду вуглецю за температури 390 ºС необхідно застосовувати оксидно-мідномарганцевий каталізатор 30:70 (30 % CuO+70 % MnO2) на основі цеоліту. Разом з тим, більшість переваг для використання має оксидно-марганцевий каталізатор на основі цеоліту, при застосуванні якого ступінь перетворення СО складає 92,8 %. Даний висновок обґрунтовано не лише можливістю отримання каталізатора без попередньої обробки цеоліту, навіть з відпрацьованих сорбентів очищення марганцевмісної природної води, що притаманно Україні, але і нетоксичністю у випадку захоронення або зберігання на звалищах, так як компоненти каталізатора мають природне походження. Мікрорентгеноспектральним аналізом шліфа зразка визначено вміст основних елементів оксидномарганцевого каталізатора на основі цеоліту. Розраховано його питому поверхню, загальний об'єм пор і розподіл пор за розміром за допомогою адсорбційних даних, отриманих низькотемпературними методами адсорбції / десорбції азоту, з використанням методів Брунера-Еммета-Теллера, Барретта-Джойнера-Халенди та теорії функціональної щільності. Шляхом якісного рентгенофазового аналізу, визначено фазовий склад зразку порошку поверхні каталізатора. Розроблено технічне рішення зі зниження викидів монооксиду вуглецю з димовими газами печей для випалювання електродів, яке включає розміщення контейнерів прямокутного перерізу з оксидно-марганцевим каталізатором на основі цеоліту у вогневих каналах цих печей у камерах, що підігріваються димовими газами.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.