ekipЭкология и промышленность РоссииEcology and Industry of Russia1816-03952413-6042ООО "Калвис"10.18412/1816-0395-2023-10-36-41ekip-2490Research ArticleНАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИSCIENTIFIC DEVELOPMENTSРециклинг красного шлама в катализаторы очистки газовых выбросов от монооксида углеродаProcessing of Red Mud into Catalysts for the Treatment of Gas Emissions from Carbon MonoxideЛиберманЕ.Ю.LibermanE.Yu.

д-р хим. наук, профессор

Dr. Sci. (Chem.), Professor

podpiska@kalvis.ruКоньковаТ.В.KonkovaT.V.

д-р техн. наук, профессор

Dr. Sci. (Eng.), Professor

podpiska@kalvis.ruКлеусовБ.С.KleusovB.S.

ст. науч. сотрудник

Senior Research Associate

podpiska@kalvis.ruСеменовА.Ф.SemenovA.F.

ст. химик

Senior Chemist

podpiska@kalvis.ruСейткасымоваА.А.SeitkasymovaA.A.

аспирант

Post-graduate Student

podpiska@kalvis.ruРоссийский химико-технологический университет им. Д.И. МенделееваРоссияRussian University of Chemical Technology D.I. MendeleevRussian FederationАО "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита" имени С.Е. ВяткинаРоссияAO "State Research Institute for Graphite-Based Construction Materials" named after S.E. VyatkinRussian FederationФГУП НПЦ "Фармзащита" ФМБА РоссииРоссияResearch and Production Center "Pharmzashchita"Russian Federation20231710202327103641Copyright © ООО "Калвис", 20232023ООО "Калвис"ООО "Калвис"https://www.ecology-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.ecology-kalvis.ru/jour/article/view/2490

Получены каталитически активные материалы путем рециклинга красного шлама Богородского месторождения для очистки газовых выбросов от монооксида углерода. Показано, что применение кислотного выщелачивания с последующим осаждением малорастворимых соединений гидроксидом аммония позволяет получить материалы, в которых содержание железа, согласно данным элементного анализа, составляет 55 % по массе. Установлено, что образцы имеют развитую удельную поверхность (154,8–155,7 м2/г) и пористость (0,275–0,311 см3/г), обладают более высокой каталитической активностью в реакции окисления СО по сравнению с необработанным красным шламом. Подтверждено, что импрегнирование на поверхность продуктов рециклинга оксида меди в количестве 5 % по массе в пересчете на металл значительно увеличивает каталитическую активность.

Catalytically active materials were obtained by processing the red mud of the Bogorodskoye field for the treatement of gas emissions from carbon monoxide. It was found that that the use of acid leaching followed by precipitation of sparingly soluble compounds with ammonium hydroxide leads to the production of materials with an iron content of 55% by weight according to elemental analysis. The samples were found to have higher specific surface area (154.8–155.7 m2/g) and porosity (0.275–0.311 cm3/g) and higher catalytic activity in the CO oxidation reaction compared to untreated red mud. It was confirmed that impregnation of the surface of refined products with copper oxide in the amount of 5 % by mass in terms of metal significantly increases the catalytic activity.

красный шламкатализаторы очистки газовых выбросовокисление СОred mudgas emission treatment catalystsCO oxidationReferencesЗиновеев Д.В., Грудинский П.И., Дюбанов В.Г., Коваленко Л.В., Леонтьев Л.И. Обзор мировой практики переработки красных шламов. Ч. 1. Пирометаллургические способы. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 11. С.843—858. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-11-843-858.Зиновеев Д.В., Грудинский П.И., Дюбанов В.Г., Коваленко Л.В., Леонтьев Л.И. Обзор мировой практики переработки красных шламов. Ч. 1. Пирометаллургические способы. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 11. С.843—858. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-11-843-858.Подгорецкий Г.С., Ширяева Е.В., Горбунова В.Б., Козлова О.Н. Проблемы эффективной переработки красных шламов. Экология и промышленность России. 2015. № 12. С. 46—53.Подгорецкий Г.С., Ширяева Е.В., Горбунова В.Б., Козлова О.Н. Проблемы эффективной переработки красных шламов. Экология и промышленность России. 2015. № 12. С. 46—53.Xue S.G., Wu Y.J., Li Y.W., Kong X.F., Zhu F., William H., Ye Y.Z. Industrial wastes applications for alkalinity regulation in bauxite residue. A comprehensive review. Journal of Central South University. 2019. Vol. 26. № 2. P. 268—288. https://doi.org/10.1007/s11771-019-4000-3.Xue S.G., Wu Y.J., Li Y.W., Kong X.F., Zhu F., William H., Ye Y.Z. Industrial wastes applications for alkalinity regulation in bauxite residue. A comprehensive review. Journal of Central South University. 2019. Vol. 26. № 2. P. 268—288. https://doi.org/10.1007/s11771-019-4000-3.Li C., Zeng H., Liu P., Yu J., Guo F., Xu G., Zhang Z.G. The recycle of red mud as excellent SCR catalyst for removal of NOx. RSC Advances. 2017. Vol. 7. № 84. P. 53622—53620. https://doi.org/10.1039/C7RA10348D.Li C., Zeng H., Liu P., Yu J., Guo F., Xu G., Zhang Z.G. The recycle of red mud as excellent SCR catalyst for removal of NOx. RSC Advances. 2017. Vol. 7. № 84. P. 53622—53620. https://doi.org/10.1039/C7RA10348D.Aline A.S., Oliveira A.A., Costa D.A., Teixeira I.F., Moura F.C. Gold nanoparticles supported on modified red mud for biphasic oxidation of sulfur compounds: a synergistic effect. Applied Catalysis B: Environmental. 2015. Vol. 162. P. 475—482. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.07.003.Aline A.S., Oliveira A.A., Costa D.A., Teixeira I.F., Moura F.C. Gold nanoparticles supported on modified red mud for biphasic oxidation of sulfur compounds: a synergistic effect. Applied Catalysis B: Environmental. 2015. Vol. 162. P. 475—482. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2014.07.003.Hu Z.P., Zhao H., Gao Z.M., Yuan Z.Y. High-surfacearea activated red mud supported Co3O4 catalysts for efficient catalytic oxidation of CO. RSC Advances. 2016. Vol. 6. № 97. P. 94748—94755. https://doi.org/10.1039/C6RA20724C.Hu Z.P., Zhao H., Gao Z.M., Yuan Z.Y. High-surfacearea activated red mud supported Co3O4 catalysts for efficient catalytic oxidation of CO. RSC Advances. 2016. Vol. 6. № 97. P. 94748—94755. https://doi.org/10.1039/C6RA20724C.Cakici A.I., Yanik J., Uçar S., Karayildirim T., Anil H. Utilization of red mud as catalyst in conversion of waste oil and waste plastics to fuel. Journal of Material Cycles and Waste Management. 2004. № 6. P. 20—26. https://doi.org/10.1007/s10163-003-0101-y.Cakici A.I., Yanik J., Uçar S., Karayildirim T., Anil H. Utilization of red mud as catalyst in conversion of waste oil and waste plastics to fuel. Journal of Material Cycles and Waste Management. 2004. № 6. P. 20—26. https://doi.org/10.1007/s10163-003-0101-y.Van Nguyen T.T., Nguyen T., Nguyen P.A., Pham T.T.P., Mai T.P., Truong Q.D., Ha H.K.P. Mn-Doped material synthesized from red mud and rice husk ash as a highly active catalyst for the oxidation of carbon monoxide and pxylene. New Journal of Chemistry. 2020. Vol. 44. № 46. P. 20241—20252. https://doi.org/10.1039/D0NJ03947K.Van Nguyen T.T., Nguyen T., Nguyen P.A., Pham T.T.P., Mai T.P., Truong Q.D., Ha H.K.P. Mn-Doped material synthesized from red mud and rice husk ash as a highly active catalyst for the oxidation of carbon monoxide and pxylene. New Journal of Chemistry. 2020. Vol. 44. № 46. P. 20241—20252. https://doi.org/10.1039/D0NJ03947K.Chen J., Wang Y., Liu Z. Red mud-based catalysts for the catalytic removal of typical air pollutants: A review. Journal of Environmental Sciences. 2022. Vol. 127. P. 628—640. https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.06.027.Chen J., Wang Y., Liu Z. Red mud-based catalysts for the catalytic removal of typical air pollutants: A review. Journal of Environmental Sciences. 2022. Vol. 127. P. 628—640. https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.06.027.Hu Z.P., Zhu Y.P., Gao Z.M., Wang G., Liu Y., Liu X., Yuan Z.Y. CuO catalysts supported on activated red mud for efficient catalytic carbon monoxide oxidation. Chemical Engineering Journal. 2016. Vol. 302. P. 23—32. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.05.008.Hu Z.P., Zhu Y.P., Gao Z.M., Wang G., Liu Y., Liu X., Yuan Z.Y. CuO catalysts supported on activated red mud for efficient catalytic carbon monoxide oxidation. Chemical Engineering Journal. 2016. Vol. 302. P. 23—32. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.05.008.Sushil S., Batra V.S. Modification of red mud by acid treatment and its application for CO removal. Journal of Hazardous Materials. 2012. Vol. 203. P. 264—273. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.12.007.Sushil S., Batra V.S. Modification of red mud by acid treatment and its application for CO removal. Journal of Hazardous Materials. 2012. Vol. 203. P. 264—273. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.12.007.Valeev D., Zinoveev D., Kondratiev A., Lubyanoi D., Pankratov D. Reductive Smelting of Neutralized Red Mud for Iron Recovery and Produced Pig Iron for Heat-Resistant Castings. Metals. 2020. Vol. 10. № 1. P. 32. https://doi.org/10.3390/met10010032.Valeev D., Zinoveev D., Kondratiev A., Lubyanoi D., Pankratov D. Reductive Smelting of Neutralized Red Mud for Iron Recovery and Produced Pig Iron for Heat-Resistant Castings. Metals. 2020. Vol. 10. № 1. P. 32. https://doi.org/10.3390/met10010032.Медведева С.А., Либерман Е.Ю. Окисление моно-оксида углерода на катализаторах M/CeO2, где M = Pd, Ag, Cu. Успехи в химии и химической технологии. 2018. Т. XXXII. № 3. С. 17—19.Медведева С.А., Либерман Е.Ю. Окисление моно-оксида углерода на катализаторах M/CeO2, где M = Pd, Ag, Cu. Успехи в химии и химической технологии. 2018. Т. XXXII. № 3. С. 17—19.Trovarelli A., Fornasiero P. Catalysis by ceria and related materials. Catalytic Science Series. 2013. V. 12. P. 887. https://doi.org/10.1080/01614949608006464.Trovarelli A., Fornasiero P. Catalysis by ceria and related materials. Catalytic Science Series. 2013. V. 12. P. 887. https://doi.org/10.1080/01614949608006464.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.