Молодежная лаборатория экологических исследований и разработок (№47)

1. Разработка адсорбционно-каталитических систем для очистки атмосферного воздуха от парниковых и кислых газов:

• катализаторы очистки отходящих газов от оксидов серы и азота;
• каталитические системы очистки отходящих газов от летучих органических соединений;
• адсорбенты-катализаторы для очистки воды от растворенных кислых газов;
• адсорбенты для поглощения парниковых газов.

2. Использование углекислого газа в синтезе ценных продуктов:

• каталитические системы конверсии углекислого газа в ценные продукты (метанол, олеифины, жидкие топлива, муравьиновая, уксусная, гликоксалевая и щавелевые кислоты, альдегиды, органические карбонаты и др.).
• электрокарбоксилирование ненасыщенных производных карбонильных соединений с участием CO₂;
• синтез поликарбонильных соединений из карбонилсодержащих терминальных ацетиленов с участием CO₂ в присутствии катализатора;
• синтез наноразмерного карбида кремния в гидротермальных условиях с участием CO₂.

3. Переработка промышленных и растительных отходов в адсорбенты и горючее топливо.
4. Синтез адсорбционно-каталитических систем для очистки водных сред от тяжелых металлов, радионуклидов и органических соединений.
5. Извлечение полезных продуктов из стоков металлургических предприятий.
6. Разработка кормовых добавок на основе трикарбоновых кислот, в качестве альтернативы антибиотиков.
7. Разработка энтеросорбента для лечения желудочно-кишечных заболеваний у с/х животных.
8. Разработка раневых покрытий для лечения ожоговых и гнойных ран.

✓   Разработаны и полученные гранулированные и блочные катализаторы для очистки отходящих газов промышленных предприятий от оксидов серы и азота. Проведены исследования разработанных катализаторов по сравнению с импортными аналогами.

Разработанные гранулированные катализаторы демонстрируют высокую эффективность очистки модельных газовых смесей от оксидов серы до 97 % (CuZnCa/LSX) и оксидов азота до 95 % (CuZnCa/LSX) при температурах ниже 350℃. Разработанные блочные катализаторы на основе кордиерита с нанесенной активной фазой демонстрируют высокую эффективность очистки модельных газовых смесей от оксидов азота до 91,3 %. Блочные катализаторы работают при температуре выше 300℃. Разработанные катализаторы в гранулированной форме могу быть рекомендованы при очистке отходящих газов промышленных предприятий от оксидов серы и азота при низких температурах и скоростях газового потока, а блочные катализаторы при температурах до 600оС и объемной скорости 10000 ч^-1.

✓   Получены научно‑методологические результаты по вовлечению CO₂ в процессы тонкого органического синтеза в условиях электролиза. В рамках исследования создана электрохимическая система, обеспечивающие активацию молекулы CO₂ в мягких условиях. Оптимизированы параметры электрохимического гидрокарбоксилирования с участием CO₂, включая плотность тока и состав электролита. Проведена идентификация продуктов методами ЯМР‑спектроскопии и масс‑спектрометрии высокого разрешения. Работа проводится совместно с лабораторией №13.

✓ Проведена газификация лигнинсодержащего сырья (скорлупа макадамии, канариума, багасса сахарного тростника, лузга семян подсолнечника) и последующая конверсия CO₂ в CO. Было обнаружено, что при газификации лузги семян подсолнечника и использовании катализатора с добавлением 3 % Cо наблюдается наилучшая каталитическая активность среди исследованных образцов (конверсия CO₂ в CO составила 83%). Образцы с добавлением никеля и железа проявили меньшую активность 71 и 39 % соответственно.

✓   Синтезированы железосодержащие катализаторы на основе оксида алюминия для конверсии СО₂ в CO. Исследовано влияния прекурсора железа на активность катализаторов. Обнаружено, что каталитическая эффективность катализаторов во многом зависит от используемого прекурсора железа, и его активность уменьшается в следующем ряду: нитрат железа (III) > ацетат железа (II) > цитрат железа (III) > триоксалатоферрат аммония (III). Селективность по CO увеличивается с ростом температуры и при 380°С достигает 100 %.

✓   Разработана укрупненная экспериментальная двухреакторная установка (реактор на 10 и 5 литров) по каталитическому пиролизу различного вида промышленных и сельскохозяйственных отходов в адсорбенты и горючее топливо. Установка состоит из следующих составных частей: 2 реторты с печью объемом 10 и 5 литров, работающие под давлением до 10 атм., осадитель тяжелых фракций и сажи, осадитель тумана, холодильник кожухотрубный, дефлегматор, каталитический реактор, приемник жидких фракций для работы под давлением, приемник жидких фракций стеклянный, парогенератор, насос подачи воды, насос откачки продуктов пиролиза, контроллер массового расхода газа, регулятор температуры, электрощит управления и сигнализации, комплект соединительных рукавов, вентили запорные высокого давления, предохранительные клапана сброса давления, каркас.

✓ Разработан способ синтеза адсорбентов на основе багассы сахарного тростника, который включает в себя карбонизацию с последующей кислотно-щелочной обработкой. Установлено, что полученный адсорбент обладает высокой адсорбционной активностью по отношению к H₂S, растворенному в воде. В ходе работы также разработан хроматографический метод экспресс-оценки поглотительной способности адсорбента по отношению к кислым газам, растворенным в воде.