حذف تولوئن از هواي آلوده به روش اكسايش كاتاليستي در دماي پايين در حضور نانوكاتاليست Pd/Al2O3-Clinoptilolite تقويت‌شده با CeO2

Toluene abatement from polluted air over CeO2-doped Pd/Al2O3-clinoptilolite nanocatalyst via low temperature catalytic oxidation

براي حذف يا كاهش تركيبات فرار آلي (VOCs) كه بخش عمده‌اي از آلاينده‌هاي هوا هستند، از فناوري‌هايي مانند اكسايش گرمايي و كاتاليستي يا تصفيه زيستي استفاده مي‌شود. امروزه استفاده از نانوكاتاليست‌ها در حذف آلاينده‌ها از محيط‌زيست بسيار موردتوجه است. در اين پژوهش پايه كامپوزيتي Al2O3/CeO2/Clinoptilolite تهيه، سپس فاز فعال پالاديم با امواج فراصوت بر آن نشانده شد. امواج فراصوت باعث توزيع مناسب فلز فعال و بهبود ويژگي‌هاي ساختاري در نانوكاتاليست‌ها مي‌شود. هدف از انتخاب اين كاتاليست بهره‌گيري هم‌زمان از سطح ويژه بالاي آلومينا، سطح اسيدي كلينوپتيلوليت و ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد CeO2 است. حضور CeO2 در كاتاليست‌ها موجب افزايش ذخيره‌سازي اكسيژن، بهبود پايداري گرمايي كاتاليست و همچنين توزيع مناسب فلز پالاديم بر پايه مي‌شود. ويژگي‌هاي نمونه‌ها با روش‌هاي پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM)، طيف‌سنجي تفكيك انرژي (EDS)، طيف‌سنجي فروسرخ تبديل فوريه (FTIR) برسي شدند. براي يافتن مساحت سطح ويژه كاتاليست‌هاي سنتز شده از روش BET استفاده شد. آزمون واكنشگاهي نانوكاتاليست‌ها با استفاده از يك پايلوت اكسايش كاتاليستي و كروماتوگرافي گازي (GC) انجام شد. نتايج XRD نشان داد كه بلورهاي موجود در كاتاليست‌ها داراي ابعاد نانومتري هستند. نتايج نشان داد كه نانوكاتاليست‌هاي تهيه‌شده داراي سطح ويژه بالايي هستند. همچنين، نتايج ابتدايي آزمون‌هاي واكنشگاهي تأييد كرد كه نانوكاتاليست‌ها داراي فعاليت و مقدار جذب بالايي در حذف تولوئن هستند.

Technologies such as thermal and catalytic oxidation or biological treatment are used to remove or reduce volatile organic compounds (VOCs) which are a major part of air pollutants. Nowadays use of nanocatalysts to remove environmental pollutants are highly regarded. In this work, the composite of Al2O3/CeO2/Clinoptilolite was synthesized, and then palladium active phase has been loaded on it by ultrasonic irradiation. Ultrasonic irradiation causes the profit description of active metal and improves structural properties of nanocatalysts. The purpose of using this catalyst is to take advantage of high specific surface area of alumina, acidic characteristic of clinoptilolite, and unique properties of CeO2 at the same time. Existence of CeO2 in catalyst causes increasing storage of oxygen, improving thermal and structural stability of composite and appropriate distribution of palladium metal on it. Characteristics of nanocatalysts are determined by XRD, FESEM, BET, FTIR, and EDX analyses. Gas chromatography and catalytic oxidation pilot are used for evaluation of catalytic performance toward toluene abatement from polluted air. XRD analysis results showed that the nanocatalysts have nanometer dimension crystals. BET analysis showed that the synthesized nanocatalysts have high specific surface areas. The reactor test results confirmed that the composite nanocatalysts have activity and absorption ability on toluene abatement.