Ozren Wittine

Phenol oxidation with hydrogen peroxide using Cu/ZSM5 and Cu/Y5 catalysts

Phenol oxidation with hydrogen peroxide using Cu/ZSM5 and Cu/Y5 catalysts In this work, catalytic activity and stability of Cu/Y5 and Cu/ZSM5 zeolites in phenol oxidation with hydrogen peroxide were examined. The catalyst samples were prepared by the ion exchange method of the protonic form of commercial zeolites. The catalysts were characterized by the powder X-ray diffraction (XRD), AAS, while the adsorption techniques were used to measure the specific surface area. The thermal programmed desorption of NH3 (NH3-TPD) was used for measuring the total number of acid sites formed on the surface of zeolites. Catalytic performance of the prepared samples was monitored in terms of phenol, hydrogen peroxide and total organic carbon (TOC) conversion, by-product distribution and a degree of copper leached into the aqueous solution. It was found that the activity of Cu/Y5 catalyst was generally higher than that of Cu/ZSM5 and that unlike Cu/ZSM5, Cu/Y5 catalyzed phenol oxidation more completely.

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

Odlaganje opasnog i štetnog otpada u okoliš jedan je od najvećih izazova suvremene industrijske prakse. Posebna su opasnost toksične organske tvari koje su prisutne u otpadnim vodama, čvrstom otpadu i plinovima mnogih industrijskih procesa. Osim izravne opasnosti za ljudsko zdravlje i zdravlje drugih živih bića, njihovo nekontrolirano odlaganje dovodi do dugotrajnog onečišćenja okolnog zemljišta te nadzemnih i podzemnih voda. Kako su vode u ekološkom smislu najopterećeniji i najugroženiji, ali ujedno i najvažniji dio globalnog ekosustava, provode se brojna istraživanja s ciljem iznalaženja novih tehnologija za što djelotvornije čišćenje voda zagađenih organskim spojevima kao što su fenol i njegovi derivati. Fenol je izrazito toksičan spoj za koji se sumnja da ima mutagena i karcinogena svojstva, te je zbog toga zabranjeno nekontrolirano ispuštanje u okoliš svih otpadnih voda koje ga mogu sadržavati. U komercijalnim postrojenjima za obradu industrijskih otpadnih voda koje sadrže toksične organske spojeve, fenol i fenolni spojevi najčešće se uklanjaju adsorpcijom, ekstrakcijom, destilacijom i biološkom obradom u procesima s aktivnim muljem.1–3 Međutim većina efluenata koji potječu iz industrijskih procesa u kojima se upotrebljavaju fenolni spojevi sadrži više od 100 ppm fenola, što je prekoncentrirano za većinu klasičnih metoda obrade. Osim toga, postupci koji se temelje na uklanjanju zagađivala iz otpadne vode generiraju novi problem: kada se organska komponenta ne može regenerirati i vratiti u proizvodni proces, mora se ili spaljivati ili odlagati, što zahtijeva dodatne postupke obrade. U takvim je slučajevima pogodnije primijeniti postupak kojim će se organska tvar potpuno oksidirati ili prevesti u neškodljiv oblik. Kemijske metode obrade, primjerice katalitička oksidacija vodikovim peroksidom (eng. Catalytic Wet Peroxide Oxidation, CWPO) mogu ostvariti taj cilj.4–8 Ovaj heterokatalitički proces vrlo se uspješno provodi pri atmosferskom tlaku i temperaturama nižim od 373 K. Katalitička oksidacija uporabom oksidansa koji nije štetan, kao što je to primjerice vodikov peroksid, pokazala je zadovoljavajuću učinkovitost s obzirom na stupanj redukcije zagađivala. Stoga su se istraživanja vezana uz unaprjeđenje * Autor za dopisivanje: Dr. sc. Karolina Maduna Valkaj e-pošta: kmaduna@fkit.hr Katalitička oksidacija fenola uz zeolitni katalizator Cu/Y-5: 1. dio: Priprava i karakterizacija katalizatora DOI: 10.15255/KUI.2013.032 KUI-1/2015 Izvorni znanstveni rad Prispjelo 11. listopada 2013. Prihvaćeno 4. veljače 2014.