راز طلایی کمک به تقویت صنعت PVC

به گزارش پایگاه خبری جهان طلا (گلدنیوز)،بیشتر پلی وینیل کلراید یا همون پی وی سی ها (PVC) که در سطح جهان تولید می شود، هنوز از کلرید جیوه به عنوان کاتالیزور استفاده می‌کنند که مشکلات زیست محیطی مرتبط با آن، بسیار زیاد است.

از آنجایی که دولت چین بزرگترین تولید کننده PVC دنیاست توافق کرده است که استفاده از جیوه در صنعت PVC در طول چند سال آینده را کاهش دهد و از کاتالیزورهای جایگزین استفاده کند.

کاتالیزور طلایی

نانوذرات طلا یک کاتالیزور عالی در صنایع شیمیایی و پلاستیک است. اولین کاتالیزور مبتنی بر طلا که به بهبود سنتز مونومر وینیل کلرید (VCM) کمک کرد، در سال ۲۰۱۶ طراحی شد. VCM برای تشکیل پلی وینیل کلرید (PVC) استفاده می شود.

کاتالیزورهای مبتنی بر جیوه سال ها برای سنتز PVC استفاده می شدند. با توجه به مقیاس بزرگ تولید VCM برای دستیابی به pvc می‌توان گفت یکی از بیشترین مصارف جیوه در این صنعت است.

ظهور کاتالیزور مبتنی بر طلا به تولیدکنندگان این امکان را می دهد که از عنصر شیمیایی بسیار سمی صرف نظر کنند و به یک عنصر تمیزتر و سبزتر روی آورند.

طلا بهتری گزینه جایگزین جیوه

این نوآوری همچنین به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا با کنوانسیون میناماتا در مورد جیوه (که می‌گوید تمام کارخانه‌ها تا سال ۲۰۲۲ بدون جیوه باشند) عمل کنند.
استفاده بالقوه از طلا برای این فرآیند چندین دهه است که به خوبی شناخته شده است و تا به امروز به نظر می رسد طلا بهترین جایگزین جیوه در این امر است.

به تازگی دکتر پیتر ولز یکی از دانشمندان دانشگاه "ساوت همپتون" کاتالیزوری مبتنی بر طلا ساخته است که برای تولید کلیدی پلی وینیل کلرید (PVC) سومین پلاستیک پرمصرف جهان استفاده می شود.

پی وی سی به بخش مهمی از زندگی مدرن تبدیل شده که کاربردهای آن شامل لوله های ساختمانی، کارت های اعتباری، قاب پنجره ها و درها، تجهیزات لوله کشی و عایق کابل برق است.

دکتر پیتر ولز، مدرس شیمی معدنی، یکی از اعضای گروه بین المللی دانشمندان این دانشگاه بود که فرآیند تولید، پشت مونومر وینیل کلرید را بررسی کرد که برای ساخت پی وی سی استفاده می‌شود.

چین با تولید ۳۰ میلیون تن پی وی سی در سال بزرگترین تولیدکننده آن در جهان است و اخیراً در برخی موارد فرآیند تولید معمولی را که از یک کاتالیزور سمی حاوی جیوه استفاده می‌کرده را با کاتالیزور مبتنی بر طلا سازگار با محیط زیست جایگزین کرده است.

چین اولین کشوری است که VCM را در مقیاس صنعتی با استفاده از این کاتالیزور تولید کرده اما چگونگی کار این کاتالیزور مبتنی بر طلا در هاله ای از ابهام بود.

VCMها

محققان می‌دانند که کاتالیزور فعال از اتم‌های مستقل طلا که روی سطح کربن پخش شده‌اند، تشکیل شده است. طلا همچنین باید به شکل یونیزه شده باشد. به این معنی که برخی از الکترون های آن از بین رفته تا استیلن، گازی که از زغال سنگ به دست می آید، به مولکول های VCM تبدیل شود و سپس بتواند برای تشکیل پی وی سی به هم متصل شود.

دکتر ولز گفت: VCM را می توان به روش های مختلف تهیه کرد. چین اخیراً به روش جدیدی برای تولید آن روی آورده است.

کاری که ما می‌خواستیم انجام دهیم این بود که این روند را دنبال کنیم و ببینیم کاتالیزور چگونه رفتار می‌کند. ما اکنون دقیقاً نحوه عملکرد کاتالیزور را نشان داده‌ایم که به صنعت اجازه می‌دهد تا فرآیند را برای مزایای زیست محیطی و بهداستی بهینه کند.

در این کاتالیزور، درک تمام مراحل شیمیایی درگیر برای دستیابی به بیشترین بازدهی بسیار مهم است.

این تیم به رهبری محققان دانشگاه کاردیف آزمایش‌های اشعه ایکس را در منبع نور الماس، سینکروترون ملی بریتانیا، انجام دادند تا کاتالیزور را در شرایط واکنش کاری مطالعه کنند.

مقاله جدیدی که در مجله بین‌المللی پیشرو ساینس منتشر شده است، یافته‌های آنها را شرح می‌دهد.

دانشمندانی از دانشگاه لیهای آمریکا، دانشگاه کالج لندن و شرکت شیمیایی جانسون متی نیز در این تحقیق شرکت داشتند.

کاتالیزور پلاتین

به تازگی محققان دربافتند کاتالیست پلاتین تک اتمی می تواند جایگزین مناسبی برای جیوه در تولید  pvc باشد تا بتوانند به سمت کاتالیزورهای سبزتر بروند.

کاتالیست پلاتین جدید دو برابر کارآمدتر از کاتالیست های دیگر است و می تواند آلودگی ناشی از جیوه را حذف کند.

عملکرد کاتالیست پلاتین تک اتمی با گذشت زمان کاهش نمی‌یابد و  به همین دلیل بیشتر مورد توجه صنعت قرار گرفته است.

 
بیش از نیمی از جیوه تولید شده در سراسر جهان  به عنوان کاتالیزور در تولید وینیل کلراید استفاده می شود. برای یافتن راه حلی دوستدار محیط زیست، محققان کاتالیزورهای دیگری به ویژه طلا و روتنیم را با ساپورت کربن فعال کشف کرده اند. با این حال ممکن است مشکلاتی وجود داشته باشد.

کاتالیست گوگرد- طلا

 

محققان تصمیم گرفتند از پلاتین به عنوان یک جایگزین استفاده کنند. زیرا با پلاتین ۴۰ درصد ارزانتر از طلا و بارگذاری فلز کمتر است.

آنها همچنین سعی کردند تا یک کاتالیست گوگرد- طلا برای تولید وینیل کلراید، سنتز تولید کنند که سه تا پنج برابر  فعال تر و در مقیاس تجاری هزاران ساعت پایدار است.

اما نتایج نشان می‌دهد که اتم های طلا تجمع پیدا کرده و غیر فعال می شوند. به علاوه هنگام استفاده از طلا، برای تهیه کاتالیست اغلب از تیزاب سلطانی استفاده می شود که محیط زیست دوست نیست.

منبع:https://www.mygoldguide.in/role-gold-clean-technology

https://www.southampton.ac.uk/news/2017/04/gold-based-catalyst.page

انتهای پیام/