Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában"

Adrián Török
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Klórbenzol lebontásának vizsgálata termikus rádiófrekvenciás plazmában Fazekas Péter Témavezető: Dr. Szépvölgyi János Magyar Tudományos Akadémia, Természettudományi Kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai Intézet ELTE Környezettudományi Doktori Iskola

2 Bevezetés Nagy mennyiségű felhalmozott szerves toxikus vagy karcinogén vegyület vár megsemmisítésre A hagyományos - magas hőmérsékletű - lebontás után, rekombináció eredményeként stabil toxikus melléktermékek képződhetnek Termikus plazmában történő kezelés környezetbarát alternatívát jelenthet

3 Plazmák a természetben Sarki fény Napkorona Termikus plazma

4 A kutatás menete Faktoriális kísérleti terv elkészítése Modellvegyületek lebontása termikus RF plazmában Plazma vizsgálata emissziós spektroszkópiával Gerjesztési hőmérsékletek meghatározása Plazmában történő folyamatok azonosítása Keletkező vegyületek azonosítása Plazmaparaméterek hatásainak felderítése

5 Mérési módszerek Optikai emissziós spektroszkópia Jobin Yvon Triax cm-es fókusztávolság 1200 vonal/mm-es rács Gázkromatográfia-tömegspektroszkópia Agilent Technologies Int GC / 5973 MSD DB1701 kapilláris oszlop Hőmérsékletprogram: 50 C + 10 C/perc 250 C-ig (10 perc) 50 mg korom extrakciója 5,00 cm 3 toluolban 1,0 μl mintaoldat splitless injektálással

6 A plazmareaktor 120 cm hosszú, 20 cm belső átmérőjű, 2 cm falvastagságú rozsdamentes acél reaktor 4-5 MHz-es rádiófrekvenciás (RF) generátor

7 Vizsgált modellvegyület Klórbenzol: Peszticidek, herbicidek (pl.: DDT) előállításakor használt intermedier Oldószerként, szigetelőként és hőcserélőként használták Hozzájárul az asztma kialakulásához Természetes vizekben felezési ideje 150 nap Káros hatással van a vizek élővilágára Agyagásványokon adszorbeálódik Lipcsében 1-3,5 μg/m 3, USA-ban 72,2 μg/m 3 es beltéri koncentrációt mértek (Sigma-Aldrich ReagentPlus 99%< tisztaság)

Kísérlettervezés Kísérlet neve Teljesítmény (kw) Adagolási sebesség (g/h) Oxigénarány (V/V%) CLB1 15 150 0

8 Kísérlettervezés Kísérlet neve Teljesítmény (kw) Adagolási sebesség (g/h) Oxigénarány (V/V%) CLB CLB CLB CLB CLB CLB CLB CLB CLB

ArII 656,7nm ArI 687,1nm ArI 703,0nm ArI 714,6nm ArI 737,9nm Relativ intenzitas ArI 750,4nm ArI 826,5nm ArI 794,15nm ArII 870nm ArI 696,4nm Plazma gerjesztési

9 ArII 656,7nm ArI 687,1nm ArI 703,0nm ArI 714,6nm ArI 737,9nm Relativ intenzitas ArI 750,4nm ArI 826,5nm ArI 794,15nm ArII 870nm ArI 696,4nm Plazma gerjesztési hőmérsékletének meghatározása Hullamhossz (nm) ArI 840,8nm ArI 842,5nm

10 Log(Iλ 3 /gf) Plazma gerjesztési hőmérsékletének meghatározása 12,8 12,6 12,4 12, ,8 11,6 T= 7800 K R² = 0,9764 I=intenzitás λ=átmenet hullámhossza g=átmenet statisztikai súlya f=oszcillátor erősség Boltzmann-egyenlet: 11,4 11, , , , , ,0 log(iλ 3 /gf)~ei/kt Ei (cm -1 ) Plazmagázok Hőmérséklet (K) Illesztés pontossága (R 2 ) Ar ,85-0,98 Ar, O ,74

11 Relativ intenzitas Plazmafolyamatok felderítése C 2 molekulasávok T= 7000 Elméleti spketrum Kisérelti spektrum PAH molekulák építőköve Hullamhossz (nm)

12 GC-MS eredmények

13 GC-MS eredmények

14 Statisztikai értékelés Korrelációs mátrix alapján: Az oxigén koncentrációja fordítottan arányos a képződő PAH vegyületek mennyiségével Az oxigén mennyisége egyenesen arányos a képződő klórozott benzolszármazékok mennyiségével

2 Statisztikai értékelés Naftalin Pentaklórbenzol 800 10 700 8 600 6 500

) 2 4 2 2 2 0 1 8 1 6 Teljesítmény (kw) > 700 < 660 < 560 < 460 < 360 < 260 < 160 <

15 2 Statisztikai értékelés Naftalin Pentaklórbenzol Pentaklórbenzol 4 Naftalin O x ig é n a r á n y ( % ) Teljesítmény (kw) > 700 < 660 < 560 < 460 < 360 < 260 < 160 < 60 < Oxigénarány (%) Teljesítmény (kw) > 5 < 5 < 4 < 3 < 2 < 1 < 0

16 Összefoglalás Vizsgáltuk a klórbenzol termikus plazmában történő bomlását Emissziós spektrometriával vizsgáltuk a plazmalángot, meghatároztuk a gerjesztési hőmérsékletet és azonosítottuk a közti termékeket GC-MS-el vizsgáltuk a képződött kormok extraktumainak összetételét A vizsgált modellvegyület számára az ideális lebontási körülményeket az alacsony betáplálási sebesség és 8 V/V% oxigéngáz jelenléte jelentette

17 Köszönetnyilvánítás Bódis Eszter Dr. Czégény Zsuzsanna Dr. Keszler Anna Dr. Klébert Szilvia Dr. Károly Zoltán Dr. Szépvölgyi János

18 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

A KLÓRBENZOL LEBONTÁSA

A KLÓRBENZOL LEBONTÁSA TERMIKUS RÁDIÓFREKVENCIÁS PLAZMÁBAN Bódis Eszter Környezettudomány MSc. Témavezető: Dr. Szépvölgyi János (MTA TTK AKI) Konzulens: Dr. Turányi Tamás (ELTE TTK Fizikai Kémia Tanszék)