Kompozitní filtrační a katalytické nanomateriály
Title Alternative:Composite filtration and catalytic nanomaterials
Loading...
Date
2012
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Technická Univerzita v Liberci
Abstract
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou kompozitních filtračních a katalytických nanomateriálů určených ke snížení obsahu pro životní prostředí nebezpečných organických látek v emisích z průmyslových zdrojů. Práce je rozdělena na teoretickou část, která čtenáře seznamuje s problematikou výzkumu katalyticky aktivních nanokompozitních filtračních materiálů. Je zde rozebrána problematika nanomateriálů, nanovláken a další technologie využívané pro přípravu kompozitních filtrů. Dále jsou popsány základní principy funkce filtračních materiálů se zaměřením na filtraci plynů s obsahem polutantů, zejména dioxinů a furanů, a jejich rozklad na vodu, oxid uhličitý a kyselinu chlorovodíkovou pomocí katalytické oxidace. V experimentální části práce byly s využitím technologií popsaných v teoretické části připraveny vzorky kompozitních filtračních materiálů. Katalyticky aktivní složkou materiálů je směs katalytických oxidů V2O5-WO3/TiO2 imobilizovaná na substrátu z polyimidových nanovláken. Pro imobilizaci částic na nanovlákennou vrstvu byla využita metoda sol-gel. Vrstvy katalyzátorů na nanovlákenném substrátu podstoupily analýzu metodou skenovací elektronové mikroskopie a energiově disperzní rentgenové spektroskopie Po imobilizaci katalyzátorů byla nanovlákenná vrstva metodou vpichování inkorporována mezi netkané teflonové textilie. Na takto připravených materiálech byla měřena prodyšnost. Velice podstatnou provedenou analýzou bylo testování katalytické aktivity pomocí plynové chromatografie s použitím chlorbenzenu jako modelového polutantu. Byly testovány směsi katalytických oxidů v různých poměrech pro nalezení optimálního poměru s nejlepšími katalytickými vlastnostmi. Poznatky získané během přípravy vzorků a návrhy na zdokonalení procesu jejich přípravy jsou spolu s výsledky všech měření shrnuty v diskuzi výsledků na konci práce.
This bachelor thesis deals with the topic of composite filtration and catalytic nanomaterials designed to lower the amount of organic harmful air pollutants in emissions from industrial sources. The work is divided into two sections. The first section, which is theoretical, introduces the topic of catalytically active nanocomposite filtration materials. It contains chapters about nanomaterials, nanofibers and other technologies used for the preparation of composite filters. After these chapters it describes basic principles of filtration with focus on gas filtration. The gas can contain various pollutants, especially dioxins and furans which are catalytically oxidized to water, carbon dioxide and hydrochloric acid. The second major part of this work is experimental. Samples of composite filtration materials were prepared using the technologies described in the theoretical part. A mixture of catalytic oxides V2O5-WO3/TiO2 immobilized on a substrate of polyimide nanofibers served as the catalytically active layer. The sol-gel method was used to immobilize the mixture of the catalytic particles on the nanofibrous layer. The morphology of the layer was analyzed under a scanning electron microscope. The composition was analyzed by energy-dispersive X-ray spectroscopy. The layer was then needle punched into a Teflon non-woven textile. Air permeability was measured on these complete samples. The most important part of the analysis was a measurement of catalytic activity by gas chromatography, where chlorbenzene was used as a model pollutant. Different mixtures of catalytic oxides were tested in order to find an optimal ratio with the best catalytic efficiency. All the results and knowledge obtained during the process of sample preparation and suggestions to improve the process were concluded in the discussion at the end of the thesis.
This bachelor thesis deals with the topic of composite filtration and catalytic nanomaterials designed to lower the amount of organic harmful air pollutants in emissions from industrial sources. The work is divided into two sections. The first section, which is theoretical, introduces the topic of catalytically active nanocomposite filtration materials. It contains chapters about nanomaterials, nanofibers and other technologies used for the preparation of composite filters. After these chapters it describes basic principles of filtration with focus on gas filtration. The gas can contain various pollutants, especially dioxins and furans which are catalytically oxidized to water, carbon dioxide and hydrochloric acid. The second major part of this work is experimental. Samples of composite filtration materials were prepared using the technologies described in the theoretical part. A mixture of catalytic oxides V2O5-WO3/TiO2 immobilized on a substrate of polyimide nanofibers served as the catalytically active layer. The sol-gel method was used to immobilize the mixture of the catalytic particles on the nanofibrous layer. The morphology of the layer was analyzed under a scanning electron microscope. The composition was analyzed by energy-dispersive X-ray spectroscopy. The layer was then needle punched into a Teflon non-woven textile. Air permeability was measured on these complete samples. The most important part of the analysis was a measurement of catalytic activity by gas chromatography, where chlorbenzene was used as a model pollutant. Different mixtures of catalytic oxides were tested in order to find an optimal ratio with the best catalytic efficiency. All the results and knowledge obtained during the process of sample preparation and suggestions to improve the process were concluded in the discussion at the end of the thesis.
Description
katedra: NTI; přílohy: 1 CD ROM; rozsah: 106 s.
Subject(s)
v2o5-wo3/tio2, catalytic oxidation, filtration, composite filters, dioxins and furans, v2o5-wo3/tio2, katalytická oxidace, filtrace, kompozitní filtry, dioxiny a furany