VÝVOJ A SYNTÉZA ADSORBENTŮ PRO ZÁCHYT ZAPÁCHAJÍCÍCH LÁTEK Z ODPADNÍCH PLYNŮ A JEJICH OVĚŘENÍ V PROVOZNÍCH PODMÍNKÁCH

Luboš Zápotocký - Dekonta, a.s.Iva Kimmerova – VÚAnCh

Petr Antoš – VÚAnChDorota Horová – VÚAnCh

Aprochem 2013, Kouty nad Desnou

» Vývoj a syntéza adsorbentů pro zachycování zapáchajících sloučenin z plynů a odpadních vod a

jejich aplikace«

• projekt č. FR-TI1/167 v rámci programu „TIP“ MPO ČR • realizace projektu: 2009 – 2013• řešitel projektu: DEKONTA, a.s.• Spoluřešitel: VÚAnCh

Výzkum a vývoj v oblasti ŽP

Vývoj, ověření aplikací a komerční posouzení ekologického,

levného adsorbentu zapáchajících látek z plynů a odpadních vod

s vysokou adsorpční kapacitou jako náhrada za méně vyhovující

doposud používané materiály.

CÍL PROJEKTU

Obsah prezentace

Výběr materiálů

Příprava sorbentů pro NH3, H2S a VOC a laboratorní testy

Výsledky sorpčních testů v provozních podmínkách

Materiály

Pro účely projektu byla zvolena klasifikace:

1) Křemičité adsorbenty (syntetické a přírodní SiO2)

2) Hlinité adsorbenty (aluminy)

3) Hlinitokřemičité adsorbenty (přírodní a syntetické

zeolity, jíly)

4) Uhlíkaté adsorbenty (huminové látky, aktivní uhlí)

5) Ostatní adsorbenty (polymerní pryskyřice)

Analýza materiálů

Ztráta sušením a ztráta žíháním

Prvkové složení (RTG spektrometrie, spektrometr Philips PW 1404)

Difrakční fázová analýza (RTG difraktometrie)

Distribuce povrchu i objemu pórů a velikost měrného povrchu (velikost

měrného povrchu měřením izotermy BET ve VÚAnCH, velikost měrného

povrchu a distribuce velikostí pórů – Ústav anorganické chemie AV)

Distribuce velikosti částic

Výluhy dle ČSN EN 12457-4 Charakterizace odpadů

Stanovení síranů, fluoridů, chloridů, rozpuštěných látek, rtuti a pH

Kvantitativní stanovení prvků (emisní spektrometrie s indukčně vázaným

plazmatem)

Materiály pro přípravu sorbentů

Expandovaný vermikulit

Lignit

Perlit

Popílek

Chezacarb

Silikagel

Expandovaný vermikulit, elektronový mikroskop, měřítko 200 µm

Impregnace sorbentů

Přehled použitých impregnačních činidelsorbenty pro amoniak sorbenty pro sulfan HCl Cu(NO3)2 HNO3 Fe(NO3)3 H3PO4 Zn(NO3)2 H2SO4 NaOH CaCl2 Na2CO3 K2CO3 KI KMnO4 K2Cr2O7 AgNO3 močovina aminy – MEA, DEA

Příprava extrudátů chezacarbu s pojivem bentonit – CHEX-11

Mísič a extrudér

Sorpční testy - amoniak

Nejlepší výsledky ve vsádkových testech vykazovali tyto sorbenty:

• Vermikulit impregnovaný 60% H2SO4

(214 mg NH3/g)

• Chezacarb impregnovaný 30% H3PO4, extrudovaný (275 mg NH3/g)

• Perlit impregnovaný 50% H3PO4

(245 mg NH3/g)

• Popílek impregnovaný 30% H3PO4 (271 mg NH3/g)

• Silikagel impregnovaný H3PO4 (175 mg NH3/g)

Nejlepší výsledky v kontinuálních testech vykázal:

• Silikagel impregnovaný H3PO4

(50,4 mg NH3/g celková kapacita)

• Vermikulit impregnovaný H2SO4

(81,4 mg NH3/g celková kapacita)

Sorpční testy - sulfan

Na základě vsádkových zkoušek byl pro průtočné testy vytipován:

Vermikulit impregnovaný dusičnanem zinečnatým Vermikulit impregnovaný dusičnanem železitým Křemičitan železitý Chezacarb impregnovaný Cu(NO3)2

a kalcinovaný na CuO (po extrudaci

se sorpční schopnost výrazně snížila) Silikagel

Modelová adsorpce H2S

Sorpční testy - BAC

vzorek popis přírůstek hmotnosti

při sorpci [g/g]

obsah Ccelk.

[hmotn. %] nasorbované

množství

[mg/g] na počátku na konci

A 4VE/2 expandovaný

vermikulit s uhlíkovým povrchem po karbonizaci polyanilinu

0,402 29,75 19,25 -

A 4VE/2 1,109 1,52 24,9 9,1

A4VE/3 0,959 26,36 29,97 138,7

A1VE/4 0,834 10,49 27,34 355,0

CHEX-14 chezacarb extrudovaný se

škrobem

5,601 87,08 75,99 495,4

CHEX 17 3,357 83,09 72,71 617,1

CHEX-11 chezacarb extrudovaný s

bentonitem

3,706 58,85 60,22 450,7

CHEX 18 2,490 70,56 71,19 578,8

Průběh a výsledky vsádkových testů sorpce butylacetátu

Sorbenty pro ověření v provozních podmínkách

SulfanVermikulit impregnovaný Fe(NO3)3

Křemičitan impregnovaný Fe(NO3)3

AmoniakVermikulit impregnovaný

60% H2SO4

ButylacetátChezacarb extrudovaný s bentonitem

Vybrané provozy pro ověření sorbentů

ADSORPCE AMONIAKU:

1) ZD Žižice – velkochov prasat

2) OP papírny Olšany – výroba ceulózy z jednoletých rostlin

ADSORPCE SULFANU:

1) VUAB Pharma – chemická jímka

2) VUAB Pharma – biologická jímka (PČOV)

ADSORPCE BAC:

1) TRW Volant a.s.

Vybrané provozy pro ověření sorbentů

Adsorbér – provozní parametry

ZD Žižice NH3 OP papírny NH3TRW BAC

Rozměry (m) 0,5 x 0,5 0,5 x 0,5 0,3 x 0,3

Výška náplně

(m) 0,10 0,5 0,15

Hmotnost náplně

(kg) 6,0 45,0 5,0

Datum zahájení 11. 5. 2012 31. 7. 2012 1. 10. 2012

Průtok vzduchu (m3.h-1) 50 - 100 100 - 200 100 - 200

Konc. polutantu (mg.m-3) 0 - 30 5 - 60 1– 10

Prům. koncentrace (mg.m-3) 10 15 5

Předpokládaná doba (dny) 60 75 60

Adsorpce amoniaku – ZD Žižice

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 1300

10

20

30

40

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

NH3 in NH3 out VgTime (days)

c (N

H3

) (p

pm

)

Adsorpce amoniaku – OP papírny

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200

10

20

30

40

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

NH3 in NH3 out VgTime (days)

c (N

H3

) (p

pm

)

Adsorpce BAC – TRW

0 10 20 30 40 500

10

20

30

40

5.0

5.2

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

7.0

TOC in TOC out TOC in av m CHEX ATime (days)

TO

C (

mg

.m-3

)

m C

HE

X A

(kg

)

Adsorpce H2S – VUAB Pharma

Závěr

SORPČNÍ KAPACIA VERMIKULITU PRO SORPCI AMONIAKU:

1) ZD Žižice – 178 g.kg-1 (135 dní)

2) OP papírny Olšany – 218 g.kg-1 (240 dní – stále probíhá)

ADSORPCE SULFANU:

1) VUAB Pharma – chemická jímka 81 g.kg-1 (45 dní, křemičitan)

2) VUAB Pharma – biologická jímka (zahájeno 1.2. 2013 - probíhá)

ADSORPCE BAC:

1) TRW Volant a.s. – 320 g.kg-1 (50 dní – po regeneraci se sorpční kapacita zvýšila)

Poděkování

Tento projekt „Vývoj a syntéza adsorbentů pro zachycování zapáchajících sloučenin z plynů a odpadních vod a jejich aplikace

“ v rámci programu výzkumu a vývoje „TIP“ (č. FR-TI1/167) byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu

prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu ČR a za finanční podpory firmy Dekonta a.s. a VÚAnCh

Luboš Zápotocký zapotocky@dekonta.cz

Děkuji vám za pozornost

Luboš Zápotocký zapotocky@dekonta

.cz