Сотрудники Института катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН, Новосибирск) создали инновационный метод переработки трихлорэтилена и других токсичных отходов, содержащих это вещество, в углеродные наноматериалы. Данный подход представляет собой экологически безопасную альтернативу традиционным способам утилизации, таким как сжигание или захоронение, которые негативно влияют на окружающую среду. Получаемые в процессе углеродные нановолокна могут быть использованы для улучшения характеристик полимеров и смазочных материалов, а также в качестве основы для катализаторов.
Трихлорэтилен — это хлорорганическое соединение, широко применяемое в промышленности для обезжиривания металлических поверхностей, химической чистки тканей, а также в производстве инсектицидов, лекарственных препаратов, смол и красителей. Это вещество относится к третьему классу опасности, и на сегодняшний день не существует эффективных промышленных методов его утилизации, кроме сжигания и захоронения. Однако при сжигании выделяются токсичные вещества, включая фосген — высокоопасный газ, загрязняющий атмосферу.
В Институте катализа СО РАН был разработан уникальный метод получения углеродных наноматериалов из легких алифатических углеводородов, который впоследствии был адаптирован для переработки хлорорганических соединений. Процесс включает несколько этапов: сначала трубчатый реактор, содержащий катализатор на основе никеля с добавлением промоторов (молибдена, вольфрама, палладия или олова), нагревается до температуры 550—650 °C. Затем через реактор пропускают смесь трихлорэтилена, аргона и водорода (водород предотвращает засорение поверхности катализатора хлором). В результате образуются углеродные нановолокна, а выделяющаяся соляная кислота нейтрализуется щелочью.
Этот метод утилизации трихлорэтилена и его производных позволяет избежать образования вредных побочных продуктов. При этом такие вещества, как соляная кислота и летучие хлоруглеводороды, могут быть повторно использованы в производственном цикле. Например, технология может быть особенно востребована на предприятиях, производящих винилхлорид, где образуется значительное количество хлорорганических отходов и существует потребность в соляной кислоте. Углеродные нановолокна, получаемые в процессе, также имеют широкий спектр применения.
Как отмечают авторы проекта, углеродные наноматериалы открывают множество возможностей для использования. В настоящее время ученые занимаются разработкой модифицированных полимерных композитов. Кроме того, новый материал показал себя как эффективный адсорбент для очистки воды от хлорсодержащих загрязнений благодаря высокой удельной поверхности и пористости. Еще одно перспективное направление — применение нановолокон в качестве присадок для улучшения свойств смазочных материалов.
Одной из интересных возможностей является использование углеродных материалов в качестве носителей для катализаторов. Ученые предложили объединить процесс получения углеродного носителя с нанесением катализатора, что позволяет создавать металл-углеродные композиты в одну стадию. Такие композитные системы могут быть применены, например, в электрохимических устройствах, что открывает новые горизонты для их использования в различных отраслях промышленности.
По информации пресс-службы Института катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук. НА ФОТО: Микроскопическое изображение углеродных нановолокон, полученных их трихлорэтилена. Источник фото: ИК СО РАН.
Комментарии (3)