ກົນໄກການເພີ່ມປະສິດທິພາບການຍ່ອຍສະຫຼາຍຂອງທາດໄຮໂດເຈນ peroxide Catalysts ໃນຂະບວນການ Oxidation ຂັ້ນສູງ

ທາດເລັ່ງ hydrogen peroxide ປັບປຸງການເຊື່ອມໂຊມໃນຂະບວນການຜຸພັງທີ່ກ້າວຫນ້າ (AOPs) ໂດຍຜ່ານສີ່ກົນໄກທີ່ສໍາຄັນ. ທໍາອິດ, ປະຕິກິລິຍາຄ້າຍຄື Fenton ປ່ຽນ H₂O₂ ເປັນທາດປະສົມ hydroxyl ທີ່ມີປະຕິກິລິຍາສູງ ຜ່ານການຖ່າຍທອດເອເລັກໂຕຣນິກ. ທີສອງ, ສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຢູ່ໃນພື້ນຜິວ catalyst ແລະການໂອນມະຫາຊົນທີ່ດີກວ່າເພີ່ມການກະຕຸ້ນ H₂O₂. ທີສາມ, ວົງຈອນ redox ໃນບັນດາໂລຫະຫຼາຍຊະນິດຫຼຸດລົງພະລັງງານການກະຕຸ້ນປະຕິກິລິຍາ. ສີ່, ເສັ້ນທາງທີ່ບໍ່ແມ່ນຮາກ (ອົກຊີເຈນດຽວ, ຊະນິດໂລຫະ-oxo ທີ່ມີຄຸນຄ່າສູງ) ເຮັດ​ໃຫ້​ການ​ຄັດ​ເລືອກ​ແລະ​ການ​ເຊື່ອມ​ໂຊມ​ປະ​ສິດ​ທິ​ພາບ​. ດັ່ງນັ້ນ, ກົນໄກເຫຼົ່ານີ້ເຮັດວຽກຮ່ວມກັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກມັນອະນຸຍາດໃຫ້ທາດເລັ່ງ hydrogen peroxide ເພີ່ມປະສິດທິພາບການຂຸດຄົ້ນແຮ່ທາດແລະການນໍາໃຊ້ H₂O₂ ໃນທົ່ວລະດັບ pH ກ້ວາງແລະໃນ matrices ນ້ໍາສະລັບສັບຊ້ອນ..

Minstrong Hydrogen peroxide catalyst

1. ປະຕິກິລິຍາຄ້າຍຄື Fenton: ການຜະລິດຮາກທີ່ຂັບເຄື່ອນໂດຍການຖ່າຍທອດເອເລັກໂຕຣນິກ

ໃນຕິກິຣິຍາ Fenton homogeneous, Fe²⁺ ບໍລິຈາກເອເລັກໂຕຣນິກໃຫ້ H₂O₂. ນີ້ສ້າງຮາກ hydroxyl (· ໂອ້ຍ): Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + · ໂອ້ຍ + ໂອ້ຍ⁻. ຮາກ hydroxyl ມີທ່າແຮງການຜຸພັງສູງເທົ່າ 2.80 ວ. ເພາະສະນັ້ນ, ມັນ​ບໍ່​ແມ່ນ​ການ​ຄັດ​ເລືອກ​ເອົາ​ແຮ່​ທາດ​ມົນ​ລະ​ພິດ​ທາງ​ອິນ​ຊີ​ຫຼາຍ​ທີ່​ສຸດ​. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ລະບົບທໍາມະດາມີປ່ອງຢ້ຽມ pH ແຄບ (2–4). ມັນຍັງຜະລິດ sludge ທາດເຫຼັກຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະເຮັດໃຫ້ການຟື້ນຟູ catalyst ມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກ.

catalysts hydrogen peroxide heterogeneous ເອົາຊະນະຂໍ້ບົກຜ່ອງເຫຼົ່ານີ້. ໂດຍສະເພາະ, ພວກເຂົາເຈົ້າໂຫຼດໂລຫະທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ (ເຟ, Cu, ມ) ໃສ່ການສະຫນັບສະຫນູນ porous. ຕົວຢ່າງ, ເອົາຕົວເລັ່ງ Hopcalite ຂອງ Minstrong (ເປັນ oxide ທອງແດງ-manganese ປະສົມ). ດ້ານຂອງມັນປະກອບດ້ວຍ Cu²⁺/Cu⁺ ແລະ Mn⁴⁺/Mn³⁺ ຄູ່ redox. ຄູ່ເຫຼົ່ານີ້ສືບຕໍ່ເລັ່ງລັດ H₂O₂ ເພື່ອຜະລິດ ·OH. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, catalyst ແມ່ນຟື້ນຕົວໄດ້, ແລະລະດັບ pH ທີ່ໃຊ້ໄດ້ຂອງມັນຂະຫຍາຍເປັນ 4–9. ການ​ທົດ​ລອງ​ສະ​ແດງ​ໃຫ້​ເຫັນ​ວ່າ​ຕົວ​ເລັ່ງ​ການ​ທອງ​ແດງ​ມັງ​ກອນ​ສະ​ຫນັບ​ສະ​ຫນູນ​ເຮັດ​ໃຫ້​ມົນ​ລະ​ພິດ phenolic 2-3 ເທົ່າ​ໄວ​ກ​່​ວາ​ລະ​ບົບ Fe²⁺ homogeneous..

2. ການເປີດໃຊ້ Surface-Interface: ການເຊື່ອມໂຍງຂອງສະຖານທີ່ເຄື່ອນໄຫວແລະການໂອນມະຫາຊົນ

ສອງປັດໃຈຢ່າງແຂງແຮງຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບການເຊື່ອມໂຊມຂອງທາດເລັ່ງ hydrogen peroxide. ຫນຶ່ງແມ່ນກິດຈະກໍາພາຍໃນຂອງສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ. ອີກອັນຫນຶ່ງແມ່ນອັດຕາການໂອນມະຫາຊົນຂອງ reactants. ດັ່ງນັ້ນ, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບທັງສອງແມ່ນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນ.

catalysts ປະລໍາມະນູດຽວ (ຕົວຢ່າງ:, ໂຄງສ້າງ Fe-N₄) ບັນລຸການປັບລະດັບປະລໍາມະນູ. ພວກມັນມັກສົ່ງເສີມການແຕກແຍກຂອງ heterolytic ຂອງ H₂O₂. ອັນນີ້ສ້າງຊະນິດທາດເຫຼັກ-oxo ທີ່ມີຄຸນຄ່າສູງ (ເຟ(IV)=O). ຢູ່ໃນເສັ້ນທາງນີ້, ການນໍາໃຊ້ H₂O₂ ສາມາດບັນລຸຂ້າງເທິງ 90%. ນອກຈາກນັ້ນ, ມັນຫຼີກເວັ້ນການ quenching ຮາກໂດຍ anions.

ອົກຊີເຈນທີ່ຫວ່າງຢູ່ໃນໂລຫະອອກໄຊເຊັ່ນ manganese dioxide ເປັນສູນກະຕຸ້ນ. ພວກມັນຫຼຸດລົງພະລັງງານການແຍກຕົວຂອງພັນທະບັດ O-O. ຕົວຢ່າງ, ຕົວເລັ່ງທາດ manganese dioxide ທີ່ເປີດໃຊ້ແລ້ວຂອງ Minstrong ປັບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງອົກຊີເຈນໂດຍການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມການເຜົາໃຫມ້.. ດັ່ງນັ້ນ, ການ​ປັບ​ປຸງ​ນີ້​ຫຼຸດ​ຜ່ອນ​ພະ​ລັງ​ງານ​ກະ​ຕຸ້ນ​ການ decomposition catalytic ຈາກ​ປະ​ມານ​ 50 kJ/mol ໄປທາງລຸ່ມ 35 kJ/mol.

ນອກຈາກນັ້ນ, fabricating catalyst ເຂົ້າໄປໃນໂຄງສ້າງ monolithic (ຕົວຢ່າງ:, ສຸດ Honeycomb ceramics) ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານການແຜ່ກະຈາຍ. ໃນເຕົາປະຕິກອນທີ່ໄຫຼຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ທາດເລັ່ງລັດ monolithic ເພີ່ມການກໍາຈັດ COD ໂດຍ 15-20 ຈຸດສ່ວນຮ້ອຍເມື່ອທຽບກັບຕົວເລັ່ງທາດແປ້ງ.

3. Multi-Metal Synergy: ການເລັ່ງການຂີ່ລົດຖີບ Redox

catalysts ໂລຫະດຽວມັກຈະປະເຊີນກັບຂໍ້ຈໍາກັດຈາກການປ່ຽນ valence-state ຊ້າ. ຕົວຢ່າງ, ການຫຼຸດ Fe³⁺ ຫາ Fe²⁺ ແມ່ນຊ້າ. ເພາະສະນັ້ນ, ການນໍາສະເຫນີໂລຫະທີສອງປະກອບເປັນລະບົບການຜະສົມຜະສານ bimetallic. ນີ້ເລັ່ງການໂອນເອເລັກໂຕຣນິກຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

ເອົາຕົວເລັ່ງ Hopcalite (ປະມານ 40% CuO + 60% MnO₂) ເປັນຕົວຢ່າງ. Cu⁺ catalyzes H₂O₂ເພື່ອຜະລິດ·OH ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນອອກຊິໄຊເປັນ Cu²⁺. ຂະນະດຽວກັນ, ຄູ່ Mn³⁺/Mn⁴⁺ ທີ່ໃກ້ຄຽງຈະໂອນອິເລັກຕອນໄປ Cu²⁺ ຢ່າງໄວວາ.. ນີ້ຈະຫຼຸດຜ່ອນ Cu²⁺ ກັບໄປ Cu⁺, ປິດວົງຈອນ catalytic.

ການທົດລອງປຽບທຽບສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນໄດ້ຮັບຕໍ່ໄປນີ້ສໍາລັບການຍ່ອຍສະຫຼາຍ 120 ນາທີຂອງ Rhodamine B: – CuO ດຽວ: ກ່ຽວກັບ 55% – MnO₂ດຽວ: ກ່ຽວກັບ 42% – ທາດປະສົມທອງແດງ-ມັງການີສ: 89%

ໃນ​ລະ​ບົບ ternary​, ບັນລຸໄດ້ Fe-Mn-Cu@Al₂O₃ 82.08% ການກໍາຈັດ quinoline ພາຍໃນ 6 ຊົ່ວໂມງ. ຄູ່ຜົວເມຍ redox ຫຼາຍ (Fe³⁺/Fe²⁺, Mn⁴⁺/Mn²⁺, Cu²⁺/Cu⁺) ສ້າງເຄືອຂ່າຍການຖ່າຍທອດເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ສັບສົນ. ດັ່ງນັ້ນ, ເຄືອຂ່າຍນີ້ສະກັດກັ້ນການເສື່ອມໂຊມທີ່ບໍ່ມີປະສິດທິພາບຂອງ H₂O₂.

4. ເສັ້ນທາງທີ່ບໍ່ແມ່ນຮາກ: ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ຈາກ​ສະ​ພາບ​ກວ້າງ​ຂວາງ​ເປັນ​ການ​ອອກ​ຊີ​ເຈນ​ທີ່​ເລືອກ​

ທາດເລັ່ງໄຮໂດເຈນ peroxide ບໍ່ໄດ້ເຮັດວຽກພຽງແຕ່ຜ່ານທາງ·OH. ແທນ, ອົກຊີເຈນດຽວ (¹O₂) ແລະຊະນິດໂລຫະ-oxo ທີ່ມີຄຸນຄ່າສູງ (ເຟ(IV)=O, ມ(ວ)=O) ສະເໜີທາງເລືອກ. ພວກມັນມີອາຍຸຍືນກວ່າແລະມີການເລືອກທີ່ສູງກວ່າ. ຕົວຢ່າງ, ¹O₂ ມີອາຍຸໄມໂຄວິນາທີ, ໃນຂະນະທີ່·OH ໃຊ້ເວລາພຽງແຕ່ nanoseconds.

ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ເປັນດ່າງ, ຕົວເລັ່ງປະລໍາມະນູສອງບ່ອນ (ຕົວຢ່າງ:, CuFe-PCN) ສົ່ງເສີມຄວາມບໍ່ສົມດຸນຂອງ H₂O₂ ເພື່ອສ້າງ ¹O₂. Singlet ອົກຊີເຈນທີ່ມັກໂຈມຕີກຸ່ມທີ່ອຸດົມດ້ວຍເອເລັກໂຕຣນິກ. ມັນຍັງຕ້ານການແຊກແຊງຂອງ anion. ໂດຍສະເພາະ, ການທົດລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຢູ່ທີ່ pH = 13, ອັດຕາປະຕິກິລິຍາຄົງທີ່ 75 ເວລາສູງກວ່າພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ເປັນກົດ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, catalyst ສະແດງໃຫ້ເຫັນບໍ່ມີການສູນເສຍກິດຈະກໍາຫຼັງຈາກ 12 ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ຕິດ​ຕໍ່​ກັນ​.

ເສັ້ນທາງທີ່ບໍ່ເປັນຮາກປົກກະຕິອີກອັນໜຶ່ງແມ່ນມາຈາກຕົວເລັ່ງປະລໍາມະນູອັນດຽວຂອງທາດເຫຼັກ (Fe₁-GO). ດ້ວຍປະລິມານ H₂O₂ ຕໍ່າທີ່ສຸດເທົ່ານັ້ນ 2 ມມ, catalyst ນີ້ສ້າງ Fe(IV)=O. ມັນຮັກສາຂ້າງເທິງ 95% ການກໍາຈັດຢາຕ້ານເຊື້ອຕ່າງໆໃນໄລຍະສີ່ຮອບວຽນຕິດຕໍ່ກັນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ເຟ(IV)=O ແມ່ນ insensitive ກັບ ·OH scavengers (ເຊັ່ນ chloride ions ແລະ tert-butanol). ເພາະສະນັ້ນ, ມັນໃຊ້ໄດ້ດີກັບນໍ້າເສຍທີ່ມີຄວາມເຄັມສູງ.

catalyst ທີ່ເຫມາະສົມຄວນປັບປ່ຽນເສັ້ນທາງສອງຢ່າງ. ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ໃນນ້ຳເສຍທີ່ມີຄວາມເຄັມຕໍ່າ, ມັນສາມາດນໍາໃຊ້·OH ສໍາລັບການຂຸດຄົ້ນແຮ່ທາດຢ່າງໄວວາ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ໃນ​ຄວາມ​ເຄັມ​ສູງ​, ນໍ້າເສຍທີ່ເປັນດ່າງ, ມັນ​ສາ​ມາດ​ສະ​ຫຼັບ​ກັບ​ເສັ້ນ​ທາງ​ທີ່​ບໍ່​ມີ​ຮາກ​ເພື່ອ​ສະ​ຫນັບ​ສະ​ຫນູນ​ການ​ຊຸດ​ໂຊມ​.

ສະຫຼຸບ

ກົນໄກການປັບປຸງການເຊື່ອມໂຊມຂອງທາດໄຮໂດເຈນ peroxide catalysts ໃນຂະບວນການຜຸພັງທີ່ກ້າວຫນ້າໄດ້ຂະຫຍາຍອອກ. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ຍ້າຍຈາກປະຕິກິລິຢາຮາກ Fenton ດຽວໄປສູ່ລະບົບຫຼາຍດ້ານ. ລະບົບນີ້ປະກອບມີການເປີດໃຊ້ງານດ້ານການໂຕ້ຕອບ, ປະສົມປະສານຫຼາຍໂລຫະ, ແລະເສັ້ນທາງທີ່ບໍ່ແມ່ນຮາກ. Minstrong ມຸ່ງຫມັ້ນທີ່ຈະແປກົນໄກເຫຼົ່ານີ້ເຂົ້າໃນການປັບປຸງການປະຕິບັດ. ໂດຍສະເພາະ, ບໍລິສັດໄດ້ນໍາໃຊ້ພວກມັນກັບຕົວເລັ່ງ Hopcalite ຂອງມັນ, catalysts ທອງແດງອອກໄຊ, ແລະທາດເລັ່ງລັດ manganese dioxide. ດັ່ງນັ້ນ, ເຕັກໂນໂລຊີເຫຼົ່ານີ້ສະຫນອງການແກ້ໄຂທີ່ດີກວ່າສໍາລັບການບໍາບັດນ້ໍາເສຍສານເຄມີ, ການຊໍາລະລ້າງອາຍແກັສອຸດສາຫະກໍາ, ແລະການກໍາຈັດມົນລະພິດທີ່ເກີດຂື້ນ.

ຜູ້ຂຽນ：Gloria
ວັນທີ:2026-06-11