Support Effect on the Characteristics of Mn Supported Catalysts in the O 3  Catalytic Oxidation of VOCs

D. A. Bokarev; Бокарев Д. А.; I. V. Paramoshin; Парамошин И. В.; A. V. Rassolov; Рассолов А. В.; S. A. Kanaev; Канаев С. А.; G. O. Bragina; Брагина Г. О.; A. Yu. Stakheev; Стахеев А. Ю.

doi:10.31857/S0453881123060035

Support Effect on the Characteristics of Mn Supported Catalysts in the O₃ Catalytic Oxidation of VOCs

Authors: Bokarev D.A.¹, Paramoshin I.V.¹, Rassolov A.V.¹, Kanaev S.A.¹, Bragina G.O.¹, Stakheev A.Y.¹
Affiliations:
1. Zelinsky Institute of Organic Chemistry Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 64, No 6 (2023)
Pages: 811-821
Section: ARTICLES
URL: https://ruspoj.com/0453-8811/article/view/660351
DOI: https://doi.org/10.31857/S0453881123060035
EDN: https://elibrary.ru/KHIYMK
ID: 660351

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

Catalytic characteristics of Mn-catalysts supported on different (SiO₂ and BEA zeolite) were compared in the ozone decomposition and ozone-catalytic oxidation (OZCO) of VOCs using n-butane as the model compound. The parent SiO₂ did not show any activity; therefore the characteristics of Mn/SiO₂ are determined by the catalytic properties of the supported MnO_x oxide. In contrast to SiO₂, BEA zeolite demonstrates significant catalytic activity, though at a temperature by 50°C higher than Mn/BEA. The data obtained allow us to conclude that the catalytic characteristics of Mn/BEA at 30–100°C are determined by the Mn component of the catalyst. At higher temperature the catalytic properties of BEA can significantly affect the course of the OZCO process. The zeolite carrier improves hydrocarbon conversion at 100–200°C and decreases the amount of ozone required for the OZCO process over Mn/BEA.

Keywords

О₃, ozone-catalytic oxidation (OZCO), Mn, SiO₂, zeolite BEA, O₃ use efficiency, n-butane, heterogeneous catalysts

References

Распоряжение Правительства РФ от 08.07.2015 № 1316-р (ред. от 10.05.2019) “Об утверждении перечня загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды”.
He C., Cheng J., Zhang X., Douthwaite M., Pattison S., Hao Z. // Chem. Rev. 2019. V. 119. P. 4471.
Liu B., Ji J., Zhang B., Huang W., Gan W., Leung D.Y.C., Huang H. // J. Hazard. Mater. 2022. V. 422. P. 126847.
Ma J., Cao R., Dang Y., Wang J. // Chin. Chem. Lett. 2021. V. 32. P. 2985.
Li X., Ma J., He H. // J. Env. Sci. 2020. V. 94. P. 14.
Averlant R., Royer S., Giraudon J.-M., Bellat J.-P., Bezverkhyy I., Weber G., Lamonier J.-F. // ChemCatChem. 2014. V. 6. P. 152.
Touati H., Valange S., Reinhold M., Batiot-Dupeyrat C., Clacens J.-M., Tatibouet J.-M. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 172.
Mytareva A.I., Mashkovsky I.S., Kanaev S.A., Bokarev D.A., Baeva G.N., Kazakov A.V., Stakheev A.Yu. // Catalysts. 2021. V. 11. P. 506.
Jin S.M., Lee K.-Y., Lee D.-W. // J. Ind. Eng. Chem. 2022. V. 112. P. 296.
Einaga H., Futamura S. // React. Kinet. Catal. Lett. 2004. V. 81. P. 121.
Einaga H., Maeda N., Nagai Y. // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5. P. 3147.
Gopi T., Swetha G., Shekar S.C., Krishna R., Ramakrishna C., Saini B., Rao P.V.L. // Arab. J. Chem. 2019. V. 12. P. 4502.
Бокарев Д.А., Парамошин И.В., Канаев С.А., Стахеев А.Ю. // Кинетика и Катализ. 2023. Т. 64. № 5. В печати.
Einaga H., Futamura S. // J. Catal. 2004. V. 227. P. 304.
Einaga H., Ogata A. // J. Hazard. Mater. 2009. V. 164. P. 1236.
Einaga H., Teraoka Y., Ogata A. // Catal. Today. 2011. V. 164. P. 571.
Hong W., Liu Y., Zhu T., Wang H., Sun Y., Shen F., Li X. // Environ. Sci. Technol. 2022. V. 56. P. 15695.
Качала В.В., Хемчян Л.Л., Кашин А.С., Ордов Н.В., Грачев А.А., Залесский С.С., Анаников В.П. // Успехи химии. 2013. Т. 82. С. 648.
Newsam J.M., Treacy M.M.J., Koetsier W.T., Gruyter C.B.D. // Proc. R. Soc. Lond. A. 1988. V. 420. P. 375.
Мытарева А.И., Гилев А.С., Машковские И.С., Бокарев Д.А., Баева Г.Н., Канаев С.А., Казаков А.В., Стахеев А.Ю. // Кинетика и Катализ. 2022. Т. 63. № 5. С. 584.
Horacio T., Lei G-D., Sachtler W.M.H. // J. Catal. 1995. V. 154. P. 245.
Li F., Qian W. // Appl. Petrochem. Res. 2017. V. 7. P. 161.
Криворученко Д.С., Кучеров А.В., Телегина Н.С., Бокарев Д.А., Сельвам П., Стахеев А.Ю. // Изв. АН. Сер. Хим. 2014. Т. 2. С. 389.
Роде Е.Я. // Кислородные соединения марганца. Москва: Изд-во АН СССР, 1952. 400 с.
Rodriguez-Gonzalez L., Hermes F., Bertmer M., Rodrigues-Castellon E., Jimenez-Lopez A., Simon U. // Appl. Catal. A: Gen. 2007. V. 328. P. 174.
Li Y., Wang Q., Wang D., Yan X. // Appl. Sci. 2019. V. 9. P. 1773.
Lonyi F., Valyon J. // Thermochimica Acta. 2001. V. 373. P. 53.
Batakliev T., Georgiev V., Anachkov M., Rakovsky S., Zaikov G.E. // Interdisciplinary Toxicology. 2014. V. 7. P. 47
Brodu N., Manero M-H., Andriansiferana C., Pic J-S., Valdes H. // Chem. Eng. J. 2013. V. 231. P. 281.
Valdes H., Ulloa F.J., Solar V.A., Cepeda M.S., Azzolina-Jury F., Thibault-Starzyk F. // Micropor. Mesopor. Mater. 2020. V. 294. P. 109912.
Sugasawa M., Ogata A. // Ozone Sci. Eng. 2011. V. 33. P. 158.
Ghorbani M., Omraei M., Jafari M., Katal R. // Asian J. Chem. 2010. V. 22. P. 8179.
Shao J., Zhai Y., Zhang L., Xiang L., Lin F. // Env. Res. Publ. Health. 2022. V. 19. P. 14515.
Einaga H., Maeda N., Yamamoto S., Teraoka Y. // Catal. Today. 2015. V. 245. P. 22.
Shao J., Lin F., Wang Z., Liu P., Tang H., He Y., Cen K. // Appl. Catal. B: Environ. 2020. V. 266. P. 118662.