|
ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
«РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ ЭФФЕКТИВНОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ УТИЛИЗАЦИИ ТОКСИЧНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ
ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ И КАТАЛИЗАТОРОВ ДЛЯ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ»
Целями выполнения проекта были:
- разработка новых методов эффективной и экологически безопасной утилизации токсичных техногенных хлорсодержащих отходов и катализаторов
для их осуществления. - подготовка кадров высшей квалификации в области химии в интересах устойчивого развития, закрепление кадров в сфере
научной и научно-технической деятельности, совершенствование методик подготовки кадров в Научно-образовательном центре «Химия в интересах
устойчивого развития – зеленая химия» Химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.
В ходе выполнения проекта разработаны новые экологически безопасные способы утилизации хлорсодержащих отходов методами
каталитической замены хлора на водород, а также взаимодействия хлорсодержащего соединения (тетрахлорметана) с природным газом или высшими
углеводородами, при котором образуются полезные продукты. Разработаны высокоэффективные каталитические системы для проведения этих процессов,
включающие пониженные (менее 0,5%) содержания благородных металлов или не содержащие благородных металлов. Осуществлена оптимизация параметров
проведения соответствующих процессов в зависимости от типа процесса и применяемого катализатора. Наработаны укрупненные партии оптимальных
каталитических систем и проведены стендовые испытания каталитических систем; показана возможность эффективной переработки экотоксикантов,
содержащих три и более атомов хлора, в том числе полихлорированных бифенилов. Выполнение контракта позволило привлечь в Научно-образовательный
центр студентов и аспирантов (30 человек), которые выполнили не менее 50% работ по проекту. Задачи последнего, пятого этапа включали определение
прогнозируемых расходных коэффициентов предлагаемых технологических процессов по сырью; подготовку итоговых публикаций по проекту, в том числе
выступлений на престижных конференциях; ревизию учебных программ НОЦ «Химия в интересах устойчивого развития – зеленая химия» с целью внедрения
в них результатов выполнения проекта, подведение итогов образовательной деятельности в рамках проекта и размещение информации о результатах
выполнения проекта на сайте НОЦ «www.greenchemistry.ru».
В ходе выполнения работы получены принципиально новые фундаментальные научные результаты мирового уровня, а также
практические результаты, позволяющие в дальнейшем осуществить промышленный процесс утилизации хлорсодержащих органических отходов
различного типа.
Принципиально новым результатом является системный подход к переработке токсичных хлорсодержащих органических отходов:
в зависимости от типа отходов предложено применять процессы утилизации, включающие гидродехлорирование в паровой или жидкой фазе, при
атмосферном или среднем давлении; или взаимодействие с метаном или высшими углеводородами. Все типы используемых процессов отличаются
принципиально важными особенностями: во-первых, они позволяют получить из перерабатываемых отходов ценные химические продукты, такие,
как углеводороды, хлороформ или другие востребованные в промышленности хлорированные продукты; во-вторых, они позволяют полностью избежать
образования соединений диоксинового типа, которые являются еще более токсичными по сравнению с перерабатываемыми отходами, и которые
неизбежно образуются при использовании окислительных методов утилизации; в третьих, все процессы являются каталитическими, то есть
соответствуют принципам «зеленой» химии, или химии в интересах устойчивого развития.
Второй принципиальной особенностью выполненной работы, определяющей ее мировой уровень, является использование
принципиально новых типов каталитических систем, полученных и подобранных на основании системного подхода. Эти новые типы каталитических
систем довольно просты по составу, отличаются низким содержанием или отсутствием благородных металлов, и высокой эффективностью в
разрабатываемых процессах.
Предложена модель, на основании которой создана скрининг-группа наиболее перспективных новых наноструктурированных
катализаторов на основе моно- и полиметаллических нанокластеров переходных металлов (IB, VII и VIII групп), представляющих наибольший
потенциальный интерес в процессах утилизации техногенных галогенсодержащих отходов (четыреххлористый углерод, полихлорбензолы).
В ходе экспериментального скрининга синтезированных систем по каталитическим свойствам в газофазном и жидкофазном гидрировании выявлены
наиболее перспективные для дальнейшей работы наноструктурированные катализаторы.
|
|