PL233452B1

PL233452B1 - Sposób wytwarzania fotokatalizatora do rozkładu 2-chloroaniliny i 2,6- dichloroaniliny w fazie wodnej

Info

Publication number: PL233452B1
Application number: PL42232517A
Authority: PL
Inventors: Piotr M Słomkiewicz; Beata Szczepanik
Original assignee: Univ Jana Kochanowskiego W Kielcach
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2017-07-24
Publication date: 2019-10-31
Also published as: PL422325A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania fotokatalizatora ze zwietrzeliny haloizytowej do fotokatalitycznego rozkładu 2-chloroaniliny i 2,6-dichloroaniliny w fazie wodnej.

Pochodne chlorowe aniliny stosuje się w produkcji poliuretanów, barwników, farmaceutyków oraz pestycydów. Są to związki toksyczne o wysokiej trwałości i niskiej naturalnej biodegradacji. Obecność tych związków w środowisku naturalnym przypisuje się produkcji przemysłowej. Związki te gromadzą się w glebach i wodach pochodzących z rolnictwa, ściekach i osadach przemysłowych.

2-Chloroanilina i jest cieczą drażniącą i toksyczną. Wykazuje szkodliwe działanie biologiczne na ustrój człowieka (działa methemoglobinotwórczo) w następstwie wdychania, w kontakcie ze skórą, po połknięciu, działa drażniąco na oczy. Może powodować uszkodzenie narządów poprzez długotrwałe lub powtarzane narażenie.

2,6-Dichloroanilina jest substancją krystaliczną o ostrym, specyficznym zapachu. Jest nierozpuszczalna w wodzie, natomiast łatwo rozpuszcza się w większości rozpuszczalników organicznych. Podobnie jak 2-chloroanilina działa toksycznie w kontakcie ze skórą, po połknięciu, a także w następstwie jej wdychania.

Usuwanie 2-chloroaniliny i 2,6-dichloroaniliny z wód środowiskowych jest szczególnie ważne ze względu na bardzo toksyczne działanie na organizmy wodne, powodujące długotrwałe niekorzystne zmiany w środowisku wodnym.

Powszechnie znaną i jedną z częściej stosowanych metod usuwania zanieczyszczeń z wody jest fotokatalityczna degradacja zanieczyszczeń w obecności fotokatalizatorów takich jak ditlenek tytanu(IV).

Znany jest ze zgłoszenia patentowego P 405804 sposób wytwarzania katalizatora ze zwietrzeliny haloizytowej do fotokatalitycznego rozkładu 3-chloroaniliny w fazie wodnej polegający na wieloetapowej modyfikacji roztworem kwasu siarkowego(VI) i hydrosulfitem sodu, w którym zastrzeżono dodawanie do 5 części wagowych odżelazionej zwietrzeliny haloizytowej (zawartość związków żelaza poniżej 0,6% wagowych) 6 części wagowych technicznego kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 20% wagowych i na ogrzewaniu przez 60 min. w temperaturze 313 K. Po odfiltrowaniu do 1 części wagowej tej zwietrzeliny haloizytowej dodawano 2 części wagowe 1M roztworu kwasu siarkowego(VI) z 0,4M roztworem hydrosulfitu (ditionian(III) sodu) i ogrzewaniu całości w temperaturze 323 K przez 120 min. Następnie po oddzieleniu cieczy poreakcyjnej, dodawano do 1 części wagowych osadu zwietrzeliny haloizytowej

2,5 części wagowe 1M roztworu kwasu siarkowego(VI) z 0,8M roztworem hydrosulfitu sodu i ogrzewano w temperaturze 328 K przez 60 min. Istota rozwiązania w tym zgłoszeniu, polega na wytworzeniu aktywnej katalitycznie fazy ditlenku tytanu(IV) na powierzchni zwietrzeliny haloizytowej. W zgłoszeniu patentowym P 405804 nie zastrzeżono, czy wytwarzany katalizator ze zwietrzeliny haloizytowej do fotokatalitycznego rozkładu 3-chloroaniliny także nadaje się do fotokatalitycznego rozkładu 2-chloroaniliny i 2,6-dichloroaniliny w fazie wodnej.

Także znany jest ze zgłoszenia patentowego P 421378 sposób wytwarzania fotokatalizatora ze zwietrzeliny haloizytowej do rozkładu 2,6-dichloro-4-nitroaniliny w fazie wodnej z aktywowanej kwasowo zwietrzeliny haloizytowej i roztworu zolu żelazowego polegający na aktywowaniu 1 części wagowej zwietrzeliny haloizytowej w 1 części wagowej kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 20% wagowych i mieszaniu z równoczesnym ogrzewaniem przez 60 min. w temperaturze 75°C. Następnie po oddzieleniu cieczy poreakcyjnej, aktywowaną zwietrzelinę przemywano 10 częściami wagowymi wody destylowanej i suszono w 120°C. Kolejno do 1 części zwietrzeliny haloizytowej wagowej dodawano 140 części wagowych wodnego roztworu zolu żelazowego o stężeniu 0,007% wagowych i ogrzewano w temperaturze 65°C przez 24 godziny a otrzymany fotokatalizator przemywano 5 częściami wagowymi wody destylowanej i ogrzewano przez 2 godziny w temperaturze 180°C. Istota rozwiązania w tym zgłoszeniu, polega na nanoszeniu na powierzchnię zwietrzeliny haloizytowej zolu żelazowego, który fotokatalizuje reakcję rozkładu 2,6-dichloro-4-nitroniliny w fazie wodnej. W zgłoszeniu patentowym P 421378 nie zastrzeżono, czy wytwarzany katalizator ze zwietrzeliny haloizytowej do fotokatalitycznego rozkładu 2,6-dichloro-4-nitroniliny także nadaje się do fotokatalitycznego rozkładu 2-chloroaniliny i 2,6-dichloroaniliny w fazie wodnej.

Sposób wytwarzania fotokatalizatora do rozkładu 2-chloroaniliny i 2,6-dichloroaniliny w fazie wodnej przedstawia odmienne postępowanie.

Zamiast usuwać zanieczyszczenia związkami żelaza z powierzchni zwietrzeliny haloizytowej za pomocą kwasu siarkowego(VI) i wytwarzać aktywną fazę ditlenku tytanu(IV) po dwukrotnej aktywacji roztworem hydrosulfitem sodu z kwasem siarkowym(VI), jak opisano w zgłoszeniu patentowym

PL 233 452 B1

P 405804, nanosi się na tę powierzchnię metodą współstrącania aktywną katalitycznie fazę żelazową i tytanową.

Sposób wytwarzania katalizatora ze zwietrzeliny haloizytowej do fotokatalitycznego rozkładu 2-chloroaniliny i 2,6-dichloroaniliny w fazie wodnej polegający na wieloetapowej modyfikacji wodnym roztworem zolu żelaza(III) i izopropanolanem tytanu(IV) aktywowanej kwasowo kwasem siarkowym(VI) o stężeniu 20% wagowych odżelazionej zwietrzeliny haloizytowej (zawartość związków żelaza poniżej 0,4% wagowych) charakteryzuje się tym, że do 1 części wagowej aktywowanej w kwasie siarkowym(VI) odżelazionej zwietrzeliny haloizytowej dodaje się 200 części wagowych wodnego roztworu zolu żelazowego o stężeniu 0,01% wagowych i ogrzewa się w temperaturze 50°C przez 26 godzin, ochładza się do temperatury 20°C i następnie dodaje się 100 części wagowych 10% wagowych roztworu izopropanolanu tytanu(IV) w alkoholu etylowym i miesza się przez 10 godzin i otrzymany fotokatalizator odfiltrowuje się, i ogrzewa się przez 2 godziny w temperaturze 250°C.

Zaletą wynalazku jest zastosowanie zwietrzeliny haloizytowej do fotokatalitycznego rozkładu 2-chloroaniliny i 2,6-dichloroaniliny w fazie wodnej. Po aktywacji kwasowej zwietrzeliny haloizytowej, na jej powierzchnię, nanosi się związki żelaza i tytanu wytwarzając fazę aktywną katalitycznie. Równocześnie nie usuwa się całkowicie istniejących uprzednio na jej powierzchni związków żelaza i nie aktywuje się roztworem hydrosulfitem sodu z kwasem siarkowym w celu utworzenia aktywnej fazy ditlenku tytanu(IV), dzięki czemu upraszcza się preparatykę fotokatalizatora.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania.

część wagową chlorku żelaza(III) rozpuszczono w 19 częściach wagowych wody destylowanej. Roztwór ten zostaje stopniowo wlewany do 120 części wagowych wrzącej wody destylowanej. Całość jest schładzana przez 2 godziny do temperatury 25°C w celu otrzymania zolu żelazowego.

Fotokatalizator otrzymuje się z 5 części wagowych odżelazionej zwietrzeliny haloizytowej (zawartość związków żelaza poniżej 0,4% wagowych) o granulacji od 0,30 do 0,80 mm, do której dodaje się 7 części wagowych technicznego kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 20% wagowych i miesza się ogrzewając przez 60 min. w temperaturze 313 K w reaktorze szklanym z mieszadłem. Następnie, po odfiltrowaniu, do 1 części wagowych osadu zwietrzeliny haloizytowej dodaje się 200 części wagowych wodnego roztworu zolu żelazowego o stężeniu 0,01% wagowych i ogrzewa się w temperaturze 50°C przez 26 godzin w reaktorze szklanym. Następnie mieszanina reakcyjna jest schładzana do temperatury 20°C. Do schłodzonej mieszany dodaje się 100 części wagowych 10% wagowych roztworu izopropanolanu tytanu(IV) w alkoholu etylowym. Całość miesza się przez 10 godzin i otrzymany fotokatalizator odfiltrowuje się i ogrzewa się przez 2 godziny w temperaturze 250°C.

Do wodnego roztworu 2-chloroaniliny o stężeniu 20 mg/dm³ i 2,6-dichloroaniliny o stężeniu 40 mg/dm³ umieszczonego w fotoreaktorze dodano 1 % wagowy otrzymanego według powyższej preparatyki fotokatalizatora ze zwietrzeliny haloizytowej. Roztwór 2-chloroaniliny i 2,6-dichloroaniliny z fotokatalizatorem mieszano przez 30 min., celem osiągnięcia równowagi adsorpcyjnej, a następnie naświetlano roztwór promieniowaniem UV o długości fali 254 nm przez 180 min. W roztworze po naświetlaniu promieniowaniem UV, stężenie 2-chloroaniliny zmniejszyło się o 80% w porównaniu ze stężeniem początkowym 20 mg/dm³, stężenie 2,6-dichloroaniliny zmniejszyło się o 72% w porównaniu ze stężeniem początkowym 40 mg/dm³.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Sposób wytwarzania katalizatora ze zwietrzeliny haloizytowej do fotokatalitycznego rozkładu 2-chloroaniliny i 2,6-dichloroaniliny w fazie wodnej polegający na wieloetapowej modyfikacji wodnym roztworem zolu żelaza(III) i izopropanolanem tytanu(IV) aktywowanej kwasowo kwasem siarkowym(VI) o stężeniu 20% wagowych odżelazionej zwietrzeliny haloizytowej (zawartość związków żelaza poniżej 0,4% wagowych), znamienny tym, że do 1 części wagowej aktywowanej w kwasie siarkowym(VI) odżelazionej zwietrzeliny haloizytowej dodaje się 200 części wagowych wodnego roztworu zolu żelazowego o stężeniu 0,01% wagowych i ogrzewa się w temperaturze 50°C przez 26 godzin, ochładza się do temperatury 20°C i następnie dodaje się 100 części wagowych 10% wagowych roztworu izopropanolanu tytanu(IV) w alkoholu etylowym i miesza się przez 10 godzin i otrzymany fotokatalizator odfiltrowuje się i ogrzewa się przez 2 godziny w temperaturze 250°C.