НИКЕЛЕВЫЙ НАНОКАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГИДРОДЕХЛОРИРОВАНИЯ ПОЛИХЛОРБИФЕНИЛОВ

В настоящее время наноматериалы являются важным классом материалов в области синтеза эффективных и селективных катализаторов с заданными свойствами благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам. Наличие наноразмерных частиц переходных металлов, несомненно, улучшает протекание гидродехлорирования полихлорбифенилов (ПХБ) и позволяет снизить содержание благородного металла в катализаторе. Для получения активных и стабильных гетерогенных катализаторов обезвреживания стойких органических загрязнителей (СОЗ) необходим правильный выбор носителя и метода синтеза катализатора. В данной работе синтез никелевого нанокатализатора осуществлялся методом влажной пропитки для гидродехлорирования ПХБ. Технический активированный уголь марки БАУ-А предварительно модифицировали соляной кислотой и использовали в качестве носителя (АУ_m) катализатора. С использованием современных физико-химических методов исследованы основные свойства синтезированного нанокатализатора. Методом ИКспектроскопии установлено, что карбоксильные и карбонильные группы АУ_m являются основными функциональными группами, фиксирующими никель в объеме носителя. Никелевый нанокатализатор имеет развитую поверхность, на которой наночастицы никеля осаждаются в микро- и мезопорах носителя. Степень превращения 2,2',3,3',4-пентахлорбифенила составляет 84,21%, что свидетельствует о каталитической активности никелевых нанокатализаторов по отношению к СОЗ.

1. Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях // Опубликовано временным секретариатом Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях UNEP. – 2001. – 6 мая. URL: www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/pdf/pollutants

2. Sun B, Li Q, Zheng M, Su G, Lin S, Wu M, Li C, Wang Q, Tao Y, Dai L, Qin Y, Meng B. Recent advances in the removal of persistent organic pollutants (POPs) using multifunctional materials // Environmental Pollution. – 2020. – Vol. 265 – Part A. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114908

3. Занавескин Л. Н., Аверьянов В. А. Наночастицы металлов в водных растворах // Журнал успехи химии. – 2001. – Т. 66, № 2. – С. 103–116.

4. Горбунова Т.И., Салоутин В.И., Чупахин О.Н. Химические методы превращений полихлорбифенилов // Журнал успехи химии. – 2010. – № 79: 6. – С. 565–586. https://doi.org/10.1070/RC2010v079n06ABEH004047

5. Mingying D, Lizhi H, Mengyuan J, Yi Z, Jie W, Williamson G, Shuo W, Yun D, Xiaokai Z, Zhenyu W. Biochar for the Removal of Emerging Pollutants from Aquatic Systems // Int. J. Environ. Res. Public Health. – 2023. – Vol. 20 – P.1679. https://doi.org/10.3390/ijerph20031679

6. Urbano F., Marinas J. Hydrogenolysis of organohalogen compounds over palladium supported catalysts // J. Mol. Cat. A: Chemical. – 2001. – Vol. 173 – P. 329–345. https://doi.org/10.1016/S1381-1169(01)00157-1

7. Khopade A (2019). Kinetic Analysis for Low Temperature Catalytic Hydro De-chlorination of PCBs (Poly-Chlorinated Biphenyls). Master's thesis, University of Cincinnati, Ohio, USA.

8. Na H, Peijun L, Yuncheng Z, Wanxia R, Shuxiu F, Verkhozina V. Catalytic dechlorination of polychlorinated biphenyls in soil by palladium–iron bimetallic catalyst // Journal of Hazardous Materials. – 2009. – Vol. 164. – P. 126–132. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.07.149

9. Maghami A, Gholipour-Zanjani N, Khorasheh F. A catalyzed method to remove polychlorinated biphenyls from contaminated transformer oil // Environment Science Pollution. – 2022. – Res. 29. – P. 13253–13267. https://doi.org/10.1007/s11356-021-16613-4

10. Jeon J, Yuri P, Yuhoon H. Catalytic Hydrodechlorination of 4-Chlorophenol by Palladium-Based Catalyst Supported on Alumina and Graphene Materials // Nanomaterials. – 2023. – Vol. 13. – P. 1564. https://doi.org/10.3390/nano13091564

11. Irshad B, Sayyed A, Mohamad A, Hanis Y. Decontamination of contaminated water by palladium catalyst: a short review // Natural Science Nanoscience Nanotechnology. – 2020. – Vol. 11. https://doi.org/10.1088/2043-6254/ab9c97

12. Кабдрахманова С., Селенова Б. Полихлорированные бифенилы: эколого-аналитические аспекты и методы обезвреживания. – Усть-Каменогорск: изд-во «Берель», 2021. – 196 с.

13. Мехаев А.В., Первова М.Г., Таран О.П., Симакова И.Л., Пармон В.Н., Саморукова М.А., Боярский В.П., Жеско Т.Е., Салоутин В.И., Ятлук Ю.Г. Жидкофазное дехлорирование токсичных техногенных продуктов с использованием нанодисперсных палладиевых катализаторов на основе сибунита // Химия в интересах устойчивого развития. – 2011. – № 19. – С. 179–186.

14. Calvo L, Gilarranz M, Casas J, Mohedano A, Rodrı´guez J. Hydrodechlorination of alachlor in water using Pd, Ni and Cu catalysts supported on activated carbon // Applied Catalysis B: Environmental. – 2008. – Vol. 78. – P. 259– 266. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2007.09.028

15. Kabdrakhmanova S, Shaimardan E, Akatan K, Selenova B, Zhilkashinova A, Erbolatuly D, Skakov M. Preparation and Characterization of the Catalyst Based on the Copper Nanoparticles // International Journal of Nanoscience and Nanotechnology. – 2022. – Vol. 18. – P. 1–10.

16. Dharitri R, Parida K. Copper and Nickel Modified MCM41 An Efficient Catalyst for Hydrodehalogenation of 17. Chlorobenzene at Room Temperature // Ind. Eng. Chem. Res. – 2011. –Vol. 50. – P. 2839–2849. https://doi.оrg/10.1021/ie101314f

17. Akatan K, Kabdrakhmanova S, Shaimardan E, Ospanova Zh, Selenova S, Toktarbay Zh. Application of X-Ray Diffraction Method for Research of Copper Nanoparticles Obtained by Using Chemical Method // Oxidation Communications. – 2019. – Vol. 42(4). – P. 462–467. EID:2-s2.0-85081621868

18. Hyeok C, Souhail R, Shirish A, Dionysios D. Synthesis of Reactive Nano-Fe/Pd Bimetallic System-Impregnated Activated Carbon for the Simultaneous Adsorption and Dechlorination of PCBs // Chemistry of Materials. – 2008. –Vol. 20 (11). – P. 3649–3655. https://doi.org/10.1021/cm8003613

19. Kume A, Monguchi Y, Hattori K, Nagase H, Sajiki H. Pd/C-catalyzed practical degradation of PCBs at room temperature // Applied Catalysis B: Environmental. – 2008. – Vol. 81. – P. 274–282. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2007.12.019

20. Локтева Е. С., Голубина Е. В., Антонова М. В., Клоков С. В., Маслаков К. И., Егоров А. В., Лихолобов В. А. Катализатор гидродехлорирования хлорбензола, полученный пиролизом пропитанных нитратом палладия древесных опилок // Кинетика и катализ. – 2015. – T. 56, № 6. – C. 753–762. https://doi.org/10.7868/S0453881115060106

21. Thommes M, Kaneko K, Neimark A, Olivier J, Rodriguez-Reinoso F, Rouquerol J, Sing W. Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied Chemistry. – 2015. – Vol. 87 – P. 1051–1069. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117