STUDY OF THE PROPERTIES OF A CATALYST PRODUCED FROM GALVANIC SLUDGE WASTE
DOI:
https://doi.org/10.15421/jchemtech.v33i3.331418Keywords:
galvanic waste, heavy metals, disposal, catalyst, hydrocarbon compounds, catalytic oxidation, exhaust gas, purification efficiencyAbstract
Проблема утилізації промислових і побутових відходів є актуальною в усьому світі. Забруднення навколишнього середовища токсичними промисловими відходами, які є побічним продуктом технологічних циклів більшості машинобудівних, металообробних, приладобудівних та інших підприємств, які широко використовують гальванічні покриття для підвищення корозійної стійкості, зносостійкості та поліпшення декоративного вигляду виробів, є глобальною екологічною проблемою.
У даній роботі був отриманий і вивчений каталізатор, виготовлений з шламових відходів гальванічного виробництва на приладобудівному заводі в м. Черкаси (м. Черкаси, Україна). Гальванічний шлам аналізували полярографічними, комплексометричними, термогравіметричними та фотоколориметричними методами за елементним складом та вмістом таких важких металів, як залізо, мідь, нікель, хром, цинк. Розроблено методику виготовлення та практично отримано каталізатор на основі шламових відходів гальванічних виробництв з осадової суспензії, отриманої після обробки гальванічних стічних вод за такою процедурою: зневоднення шламу до сухого порошку, змішування отриманого порошку з розчином активатора та висушування отриманої суспензії при температурі 150 0С протягом 4 годин; формування каталізатора шляхом змішування шламового порошку з суспензією-носієм і прожарювання протягом 4 годин при температурі 700-7 Активність отриманого каталізатора була перевірена на лабораторному дослідному заводі шляхом проведення процесу каталітичного окислення органічних сполук: етанолу, ацетону, бутанолу і толуолу. Встановлено, що при максимальній об'ємній витраті газу 1900 год-1 в каталітичному реакторі ступінь каталітичного окислення зростає для всіх класів органічних сполук. Починаючи з температури в зоні каталізу 370 0С перетворення етанолу, ацетону і бутанолу переходить в кінетичну область, при цьому характер процесу для толуолу зберігається. Максимальна швидкість каталітичного окислення досягається при температурі 400 0С. У цих умовах досягається максимальний коефіцієнт перетворення: для етанолу - 97,1%, для ацетону - 99,2%, для бутанолу - 90%, для толуолу - 95,7%.
References
Duyun, A. I., Grin, S. O. (2018). Utilisation of galvanic waste. Young scientist. 10(62), 419–421.
Ahmetli, G., Ozgan, A., Onen, V., Kalem, M., Goktepeli, G., Yel, E. (2024). Marble processing effluent treatment sludge in waste poly (ethylene terephthalate) pyrolysis as catalyst–II: Recovery from pyrolytic fluids. International Journal of Environmental Science and Technology. 21, 6021–6042. https://doi.org/10.1007/s13762-023-05388-5
Yu, J., Li, H., Zhou, R., Li, X., Wu, H., Xiao, C., Chi, R. (2022). Surface ion imprinted bagasse for selective removal of Cu (II) from the leaching solution of electroplating sludge. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 639, 128–394. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.128394
Guo, S., Wang, H., Liu, X., Zhang, Z., Liu, Y. (2024). Approaches for the Treatment and Resource Utilization of Electroplating Sludge. Materials (Basel), 17(7), 1707. https://doi.org/10.3390/ma17071707.
Arun, J., Gopinath, K. P., Dai-Viet N. V., Sundar Rajan, P., Swathi, M. (2020). Co-hydrothermal gasification of Scenedesmus sp. with sewage sludge for bio-hydrogen production using novel solid catalyst derived from carbon-zinc battery waste. Bioresource Technology Reports, 11, 100459. https://doi.org/10.1016/j.biteb.2020.100459.
Cao, J., Rohani, S., Liu, W., Liu, H., Lu, Z., Wu, H., Jiang, L., Kong, M., Liu, Q., Yao, X. (2022). Erratum to ‘Influence of phosphorus on the NH3-SCR performance of CeO2-TiO2 catalyst for NOx removal from co-incineration flue gas of domestic waste and municipal sludge. Journal of Colloid and Interface Science. 613, 866–895. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.01.122.
Fan, S., Wei, J., Xu, X., Yan, R., Li, Q., Liu, Y., Huang, Y., Wang, Y., Fan, G., Zhang, L. (2024). Treatment of chromium-containing sludge using sintering and ironmaking combined technology: A risk-reducing strategy for environmental impact. Journal of Environmental Management. 359, 120986. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120986.
Dwivedi, S. P., Sahu, R., Saxena, A., Dwivedi, V. K., Srinivas, K., Sharma, S. (2021). Recovery of Cr from chrome-containing leather waste and its utilization as reinforcement along with waste spent alumina catalyst and grinding sludge in AA 5052-based metal matrix composites. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 236(1), 67–75. https://doi.org/10.1177/09544089211038385.
Eamus, D., Yunusa, I., Taylor, D., Whitley, R. (2012). Design of store-release covers to minimize deep drainage in the mining and waste-disposal industries: Results from a modelling analyses based on ecophysiological principles. Hydrological Processes. 27(26), 3815–3824. https://doi.org/10.1002/hyp.9482
Wang, H., Liu, X., Zhang, Z. (2024). Approaches for electroplating sludge treatment and disposal technology: Reduction, pretreatment and reuse. Journal of Environmental Management. 349, 119535. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.119535.
Kumar, P., Shukla, S. (2023). Utilization of steel slag waste as construction material: A review Radeep. Materiaistoday: Proceedings. 78(1), 145–152. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.01.015 х.
Zelić, J. (2005). Properties of concrete pavements prepared with ferrochromium slag as concrete aggregate. Cement and Concrete Research. 35(12), 2340–2349. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.11.019.
Lin, H., Zhang, P., Zeng, L., Jiao, B., Shiau, Y., Li, D. (2021). Preparation of Glass-Ceramics via Cosintering and Solidification of Hazardous Waste Incineration Residue and Chromium-Containing Sludge. ACS Omega. 6, 23723−23730. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c01659.
Abdrakhimov, V.Z., Abdrakhimova, E.S. (2023). The Effect of Aluminum-Containing Sludge from Chromium Metal Production on Physicochemical Processes upon Burning of Acid-Resistant Wares. Theor Found Chem Eng., 57, 1172–1180. https://doi.org/10.1134/S0040579523310019.
Hou, Y., Yu. J., Li, Z. (2023). Preparation of Black Ceramic Tiles with Chromium Slag and Copper Smelting Waste Slag. Metal., 13(3) 537, 123–136. https://doi.org/10.3390/met13030537.
Asgari, A., Nabizadeh, R., Mahvi, A. H., Nasseri, S., Dehghani, M. H., Nazmara, S., Yaghmaeian, K. (2017). Biodegradation of total petroleum hydrocarbons from acidic sludge produced by re-refinery industries of waste oil using in-vessel composting. Journal of Environmental Health Science and Engineering. 15(3), 2–9. https://doi.org/10.1186/s40201-017-0267-1.
Castro-León, G., Baquero-Quinteros, E., Loor, B. G., Alvear, J., Montesdeoca Espín, D. E., De La Rosa, A., Montero-Calderón, C. (2020). Waste to catalyst: Synthesis of catalysts from sewage sludge of the mining, steel, and petroleum industries. Sustainability. 12(23), 9849. https://doi.org/10.3390/su12239849.
Chan, G. Y. S., Chu, L. M., Wong, M. H. (2002). Effects of leachate recirculation on biogas production from landfill co-disposal of municipal solid waste, sewage sludge and marine sediment. Environmental Pollution. 118(3), 393–399. https://doi.org/10.1016/s0269-7491(01)00286-x.
Dhall, S., Nigam, A., Harshavardhan, M., Mukherjee, A., & Srivastava, P. (2024). A comprehensive overview of methods involved in nanomaterial production and waste disposal from research labs and industries and existing regulatory guidelines for handling engineered nanomaterials. Environmental Chemistry and Ecotoxicology. 6, 269–282. https://doi.org/10.1016/j.enceco.2024.06.002.
Drápala, J., Rigoulet, H., Brožová, S., Malcharcziková, J., Langová, Š., Vontorová, J., Nétek, V., Kubáč, J., Janáček, D. (2022). Processing of metal waste-sludge from the galvanizing plants. Metals. 12(11), 19–47. https://doi.org/10.3390/met12111947.
Kyslova, O.V., Patlun, D.V. (2024). Prospects of using inorganic compounds for wastewater treatment of electroplating industries. Technology and engineering. 1(18), 98–106. https://doi.org/10.30857/2786-5371.2024.1.10
Production of carbon monoxide conversion catalysts Elektronnyi resurs. Access mode: https://msd.com.ua/texnologiya-katalizatorov/proizvodstvo-katalizatorov-konversii- oksida-ugleroda/
Nijhuis, T., Makkee, M., Moulijn, J., Weckhuysen, B. (2006). The Production of Propene Oxide: Catalytic Processes and Recent Developments. Industrial & Engineering Chemistry Research. 45, 3447–3459. DOI: 10.1021/ie0513090
Pliss M., Grobov A., Kuzaev A., Buchachenko A. (2017). Magnetic field effect on the oxidation of hydrocarbons by molecular oxygen Mendeleev Communications. 27, 246–247. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.05.009
Yang, G., Ma, Y., Xu, J. (2004). Biomimetic catalytic system driven by electron transfer for selective oxygenation of hydrocarbon Journal of the American Chemical Societ. 126, 10542–10543. https://doi.org/10.1021/ja047297b
Hermans I., Vereecken L., Jacobs P., Peeters J. (2004). Mechanism of the catalytic oxidation of hydrocarbons by N-hydroxyphthalimide: a theoretical study Chemical Communication. 9, 1140–1141. https://doi.org/10.1039/B401050G
Temkin, O. (2020). Oxidation of olefins to carbonyl compounds: modern view of the classical reaction. Kinetics and Catalysis. 61(5), 663–720. https://doi.org/10.1134/S0023158420050122.
Kulikov L., Yarchak V., Zolotukhina A. (2020). Cyclohexene epoxidation catalysts based on porous aromatic frameworks Petroleum Chemistry, 60(9), 1087–1093. doi: 10.1134/S0965544120090169
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Oles Honchar Dnipro National University
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
- Authors reserve the right of attribution for the submitted manuscript, while transferring to the Journal the right to publish the article under the Creative Commons Attribution License. This license allows free distribution of the published work under the condition of proper attribution of the original authors and the initial publication source (i.e. the Journal)
- Authors have the right to enter into separate agreements for additional non-exclusive distribution of the work in the form it was published in the Journal (such as publishing the article on the institutional website or as a part of a monograph), provided the original publication in this Journal is properly referenced
- The Journal allows and encourages online publication of the manuscripts (such as on personal web pages), even when such a manuscript is still under editorial consideration, since it allows for a productive scientific discussion and better citation dynamics (see The Effect of Open Access).
