«Разработка новых методов эффективной и экологически безопасной утилизации токсичных техногенных хлорсодержащих отходов и катализаторов для их осуществления»НИР

Источник финансирования НИР

ФЦП: Федеральная целевая программа, «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»

Этапы НИР

# Сроки Название
1 15 июня 2009 г.-31 декабря 2009 г. «РАЗРАБОТКА НОВЫХ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ПРОЦЕССОВ УТИЛИЗАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ »
Результаты этапа: Cмоделирована и создана скрининг-группа наиболее перспективных новых нанокомпозитов на основе моно- и полиметаллических нанокластеров переходных металлов (IB, VII и VIII групп), представляющих наибольший потенциальный интерес в процессах утилизации техногенных галогенсодержащих отходов (четыреххлористый углерод, полихлорбензолы). Конкретно, с помощью классических методов получения наноструктурированных систем (осаждение, пропитка из раствора неорганических солей каталитического прекурсора и анионная адсорбция) и инновационных методов лазерного электродиспергирования и металло-парового синтеза приготовлены моно- M1 (M1=Cu, Au, Fe, Ni, Co, Pd) и биметаллические частицы Au-M1, Pd-M1 размером 3-100 нм. Полученные частицы иммобилизованы на оксидные (включая модифицированные введением гетерополикислот) и углеродные (включая не использованные ранее в данной области техники) носители. Массовое содержание благородного металла в монометаллических катализаторах не превышало 0.5 вес.%, суммарное содержание переходных металлов в биметаллических композитах не превышало 8 вес.%. В качестве катализаторов сравнения использовали также образцы с более высоким содержанием благородных металлов. В ходе экспериментального скрининга синтезированных систем по каталитическим свойствам в газофазном и жидкофазном гидрировании выявлены наиболее перспективные для дальнейшей работы наномкомпозиты. В газофазном гидродехлорировании выделены два типа катализаторов: никель и/или палладий-содержащие композиции, нанесенные методом пропитки на специально разработанные носители - ультрадисперсный алмаз или модифицированный гетерополикислотами оксид алюминия (размер частиц никеля до 12 нм, содержание никеля до 6%, содержание Pd от 0,015 до 0,5%масс.), а также полученные методом ЛЭД композиции Ni/сибунит (размер частиц никеля до 3 нм, Ni=0.001-0.0026 вес.%), Pd/сибунит (размер частиц палладия до 2 нм, Pd=0.0004-0.001 %масс.) и Pd/SiO2/Si (размер частиц палладия до 2 нм, Pd=0.0002-0.0008 %масс.). Наноструктурированные катализаторы, приготовленные методом ЛЭД, по своей активности превосходят другие типы катализаторов. Активность достигала 42 000 моль/моль(Ni)•ч для композитов Ni/сибунит и 620 000 - 680 000моль/моль(Pd) ч для образцов Pd/сибунит и Pd/SiO2/Si, соответственно. Селективность разработанных катализаторов по целевым продуктам (бензол и/или циклогексан) превышала 98%, стабильность работы не менее 64 часов.
2 1 января 2010 г.-30 июня 2010 г. «Разработка методов получения катализаторов для процессов утилизации техногенных галогенсодержащих отходов»
Результаты этапа: На отчетном этапе осуществлена разработка и оптимизация методов получения наноструктурированных систем, включающих моно- M1 (M1=Cu, Au, Fe, Ni, Co, Pd) и биметаллические частицы Au-M1, Pd-M1 размером 3-100 нм, нанесенные на неорганические носители (оксид циркония, оксид алюминия, силикагель, углеродные носители Сибунит и ультрадисперсный алмаз), причем оптимизацию проводили в рамках классических (осаждение, пропитка из раствора неорганических солей каталитического прекурсора) и инновационных (лазерное электродиспергирование – ЛЭД, металло-паровой синтез – МПС и разложение-осаждение) способов синтеза катализаторов. Основными подходами Исполнителя контракта к решению этой проблемы являлись варьирование структурных особенностей нанокомпозитов, определяющих их каталитические свойства, за счет изменения условий синтеза.
3 1 июля 2010 г.-31 декабря 2010 г. «Разработка основ технологий получения полезных продуктов из галогенсодержащих техногенных отходов»
Результаты этапа: На отчетном этапе проведена оптимизация режимов следующих процессов с участием разработанных на предыдущих этапах катализаторов: - газофазного гидродехлорирования полихлорбензолов с получением бензола или хлорбензола; - жидкофазного гидродехлорирования полихлорбензолов с получением бензола; - жидкофазных реакций четыреххлористого углерода с органическими донорами водорода, позволяющих получать хлороформ и монохлорированные углеводороды (хлорпарафины или бензилхлорид); - газофазного процесса переработки четыреххлористого углерода в перхлорэтилен путем взаимодействия с природным газом. Установлены оптимальные температурные интервалы проведения реакций, предпочтительные давления и соотношения реагентов, дозировки катализаторов и времена контакта.
4 1 января 2011 г.-15 июня 2011 г. «Наработка лабораторных партий катализаторов и лабораторные испытания процессов на модельных соединениях»
Результаты этапа: На отчетном этапе проведена наработка укрупненных лабораторных партий объемом от 100 до 250 см3 следующих катализаторов (в скобках указан процесс, для которого предназначен катализатор): 0,5% Pd/Наноалмаз (жидкофазное и газофазное гидродехлорирование) NiO-ZrO2 с использованием биологического темплата (жидкофазное и газофазное гидродехлорирование) 0,005% Ni/Al2O3, 0,01% AuNi/Al2O3 и 0,005% Pd/C (метод лазерного электродиспергирования) (жидкофазное и газофазное гидродехлорирование) 2%Cu/SiO2, привитой с помощью 3-хлорпропилтриметоксисилоксана (взаимодействие тетрахлорметана с органическими донорами водорода) 2%Cu/SiO2, 2% CuCl/SiO2 и 2%CuCl2/SiO2 (газофазный процесс переработки четыреххлористого углерода в перхлорэтилен). Проведено определение базовых физико-химических характеристик катализаторов, включая определение содержания активного металла, размера частиц металла и их распределения на поверхности, устойчивости к воздействию кратковременного повышения температуры до 300ºС, паров воды и паров хлористого водорода. Проведены укрупненные лабораторные испытания образцов из укрупненных лаборатоных партий катализаторов в разрабатываемых технологических процессах: - газофазного гидродехлорирования полихлорбензолов с получением бензола или хлорбензола; - жидкофазного гидродехлорирования полихлорбензолов с получением бензола; - жидкофазных реакций четыреххлористого углерода с органическими донорами водорода, позволяющих получать хлороформ и монохлорированные углеводороды (хлорпарафины или бензилхлорид); - газофазного процесса переработки четыреххлористого углерода в перхлорэтилен путем взаимодействия с природным газом. На основании проведенных испытаний выявлены наиболее эффективные и соответствующие техническому заданию каталитические системы. Подготовлены программы и методики стендовых испытаний. Проведены стендовые испытания отобранных каталитических систем с переработкой не менее 100 г компонентов техногенных отходов по каждому типу процессов. Все отобранные на стадии укрупненных лабораторных испытаний каталитические системы успешно прошли стендовые испытания.
5 16 июня 2011 г.-31 декабря 2011 г. «Подготовка итоговых публикаций по проекту, подготовка отчета по проекту, подведение итогов деятельности в области организации учебного процесса»
Результаты этапа: На отчетном этапе проведена систематизация полученных за время выполнения проекта результатов, подготовка к печати итоговых публикаций, выступлений на конференциях. В ходе выполнения государственного контракта опубликовано и подано в печать 26 научных статей, сделано 55 докладов на конференциях разного уровня, защищены 3 кандидатских и 1 докторская диссертация. Проведено и оформлено внедрение результатов выполненной работы в учебный процесс: разработаны и оптимизированы 11 учебных программ, подготовлено 6 учебных и методических пособий. Проведена ревизия учебных программ центра с введением результатов выполненного проекта, разработка учебно-методических материалов по методам гидродехлорирования. Осуществлена публикация на сайте НОЦ избранных глав из итогового отчета о ходе выполнения проекта. Определены прогнозируемые расходные коэффициенты предлагаемых четырех типов технологических процессов по сырью.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".