ЖЕЛЕЗООКСИДНЫЙ КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА БИОМАССЫ
Аннотация
В данной работе для процессов гидрогенолиза продуктов пиролиза биомассы исследована каталитическая система на основе смеси оксидов железа, полученная из железосодержащего шлама. В качестве модельного сырья использовались терпены и борщевик Сосновского. Проведен анализ влияния железооксидного катализатора на состав жидких и газовых продуктов пиролиза. Исследованы текстурные и фазовые характеристики катализатора, а также его активность в процессах каталитической конверсии углеводородов. Экспериментальные исследования показали, что предложенный железооксидный катализатор способствует эффективному гидрогенолизу углеводородов, обеспечивая их частичное деструктивное гидрирование и изомеризацию. Определены наблюдаемые константы скорости конверсии пиролизных газов, выявлены основные продукты гидрогенолиза. Проведен сравнительный анализ химического состава продуктов пиролиза в присутствии и в отсутствие катализатора. Установлено, что в восстановительной среде оксиды железа (II) оказывают значительное влияние на состав продуктов пиролиза, способствуя увеличению степени превращения углеводородов и формированию узкого распределения конечных соединений. Проведенный анализ рентгенографических и сканирующих электронно-микроскопических данных подтвердил стабильность фазового состава катализатора при температурах до 500 °С. Дополнительно выявлено, что одним из продуктов пиролиза борщевика Сосновского является углеродный материал с развитой структурой, обладающий относительно высокой удельной поверхностью и пористостью. Анализ морфологии полученного материала позволил сделать вывод о его потенциальной пригодности для использования в качестве адсорбента или носителя катализатора. Полученные результаты могут быть полезны для дальнейшего развития методов переработки биомассы, направленных на селективное получение ценных химических соединений, а также для разработки новых катализаторов на основе железосодержащих отходов, применимых в промышленных процессах гидрогенолиза и пиролиза.
Для цитирования:
Dang Tran Tho, Le Thi Mai Huong, Смирнова О.П., Афинеевский А.В., Смирнов Д.В., Гордина Н.Е., Прозоров Д.А. Железооксидный катализатор для процесса пиролиза биомассы. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 10. С. 109-116. DOI: 10.6060/ivkkt.20256810.7244.
Литература
Fedorishin A.S., Strelko V.V., Stavickaya S.S., Yakovlev V.P., Tsiba N.N., Milgrandt V.G. // J. Appl. Chem. 2010. V. 83. N 2. P. 282-287 (in Russian).
Su G., Ong H.C., Mofijur M., Mahlia T.I., Ok Y.S. // J. Hazard. Mater. 2022. V. 424. P. 127396. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.127396.
Wang G., Dai Y., Yang H., Xiong Q., Wang K., Zhou J., Yunchao L., Wang S.A. // Energy Fuels. 2020. V. 34. N 12. P. 15557-15578. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c03107.
Treger Yu.A., Rozanov V.N. // Gazokhimiya. 2010. N 2. P. 44-50 (in Russian).
Tsukanov M.N. // Universum: Tekhn. Nauki. 2021. N 4. P. 58-62 (in Russian).
Gaurh P., Pramanik H. // Waste Manag. 2018. V. 77. P. 114-130. DOI: 10.1016/j.wasman.2018.05.013.
Yang Q., Yu S., Zhong H., Liu T., Yao E., Zhang Y., Zou H., Du W. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 401. P. 123302. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.123302.
Tsigankova E.I., Shekunova V.M., Aleksandrov Yu.A., Filofeev S.V., Lelekov V.E. // Vestn. YuUrGU. Ser. Khimiya. 2016. V. 8. N 3. P. 19-27 (in Russian).
Wang S., Wan Z., Han Y., Jiao Y., Li Z., Fu P., Li N., Zhang A., Yi W. // J. Environ. Chem. Eng. 2023. V. 11. P. 109113. DOI: 10.1016/j.jece.2022.109113.
Venderbosch R.H. // ChemSusChem. 2015. V. 8. N 8. P. 1306-1316. DOI: 10.1002/cssc.201500115.
Ren X., Ghazani M.S., Zhu H., Ao W., Zhang H., Moreside E., Zhu J., Yang P.J., Zhong N., Bi X. // Appl. Energy. 2022. V. 315. P. 118970. DOI: 10.1016/j.apenergy.2022.118970.
Nehaev A.I, Maksimov A.L. // Neftekhimiya. 2021. V. 61. N 1. P. 21-42 (in Russian). DOI: 10.31857/S0028242121 010020.
Polina I.N., Mironov M.V., Belyy V.A., Brovarova O.V. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 5. P. 68-76. DOI: 10.6060/ivkkt.20226505.6462.
Evstigneev E.I., Zakusilo D.N., Ryabukhin D.S., Vasil’ev A.V. // Usp. Khimii. 2023. V. 92. N 8. P. 1-16 (in Russian).
Musorina T.A., Naumova E.A., Shonina E.V., Petrichenko M.R., Kukolev M.I. // Vestn. MGSU. 2019. V. 14. N 12. P. 1555–1571 (in Russian). DOI: 10.22227/ 1997-0935.2019.12.1555-1571.
Toma S.H., Nogueira H.P., Avanzi L.H., dos Santos Pereira R., Ferreira L. F. P., Araki K., Cella R., To-yama M.M. // RSC Adv. 2021. V. 11. N 23. P. 14203-14212. DOI: 10.1039/D1RA00012H.
Garhwal S., Kaushansky A., Fridman N., de Ruiter G. // Chem. Catal. 2021. V. 1. N 3. P. 631-647. DOI: 10.1016/ j.checat.2021.05.002.
Dvoretskaya A.N., Anikanova L.G., Dvoretskii N.V. // Kataliz Promyshl. 2022. V. 22. N 5. P. 6-14 (in Russian). DOI: 10.18412/1816-0387-2022-5-6-14.
Rostovshchikova T.N., Smirnov V.V., Tsodikov M.V., Bukhtenko O.V., Maksimov Yu.V., Kiseleva O.I., Pankratov D.A. // Russ Chem Bull. 2005. V. 54. P. 1418–1424. DOI: 10.1007/s11172-005-0421-2.
Ageeva E.V. Calculation of chemical reactors. Kursk: Yugozapad. Gos. univ. 2016. 38 p. (in Russian).
Sakhibgareev S.R., Tsadkin M.A., Badikova A.D., Gumerova E.F. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 9. P. 64-73. DOI: 10.6060/ivkkt.20226509.6535.
