Okres realizacji: 2022-01-21 - 2025-01-20
Typ: Krajowy
Pracownia: Pracownia Geochemii Stosowanej i Inżynierii Środowiska
Rtęć jest pierwiastkiem, który wyróżnia się spośród innych w układzie okresowym. Posiada szereg właściwości fizykochemicznych, które powodują trudność w pełnym zrozumieniu interakcji tego pierwiastka z otaczającym środowiskiem. Z punktu widzenia przemysłu energetycznego opartego na procesach spalania paliw kopalnych, szczególnie ważnym przypadkiem są interakcje zachodzące między rtęcią elementarną (Hg0) występującą w gazach spalinowych a minerałami/materiałami syntetycznymi wykazującymi cechy sorbentów. Projekt dotyczy badania minerałów o budowie przestrzennej z grupy Heulandytu oraz Faujazytu, ich modyfikowanych i syntetyzowanych-modyfikowanych analogów w odniesieniu do usuwania Hg0 ze strumienia obojętnego gazu nośnego (Argon).
Cele projektu:
Projekt jest podzielony na kilka faz, które mają zapewnić realizację celów:
I. Rozbudowa prototypowego urządzenia SBPR-1, służącego do badania zdolności sorbentów stałych do usuwania Hg0 ze strumienia gazu nośnego. Modyfikacja obejmuje rozszerzenie działania urządzenia o możliwość badania zjawiska desorpcji.
II. Modyfikacja wybranych minerałów glinokrzemianowych w celu zwiększenia ich powinowactwa do wiązania Hg0.
III. Innowacyjna, jednoczesna synteza-aktywacja analogów naturalnych struktur, optymalizacja parametrów syntezy.
IV. Charakterystyka fizykochemiczna glinokrzemianów przestrzennych z grupy Heulandytu i Faujazytu, w tym badanie ewolucji parametrów komórki elementarnej i odporności sorbentów na proces starzenia. Produkty zostaną scharakteryzowane przy użyciu nowoczesnych metod analizy instrumentalnej, takich jak: skaningowa mikroskopia elektronowa, dyfrakcja rentgenowska, fluorescencja rentgenowska i mikroskopia sił atomowych do badania procesu zarodkowania.
V. Testowanie minerałów i ich syntetyzowanych/modyfikowanych analogów na SBPR-1.
Wyniki tego projektu mogą znacznie poszerzyć wiedzę na temat fizykochemicznych, krystalochemicznych właściwości naturalnych, struktur glinokrzemianowych i ich syntetycznych analogów. Szczególny nacisk zostanie położony na: interakcje centrów aktywnych struktury krystalicznej z Hg0, a także zmiany zachodzące na poziomie komórki elementarnej, mechanizmy rządzące procesami zarodkowania i krystalizacji. Wyniki pozwolą poznać mechanizmy wiązania Hg0, które wciąż są trudne do zbadania, ponieważ Hg0 w kontakcie z różnymi jonami obecnymi w sorbentach może ulegać utlenieniu, a zatem zmienia się charakter sorpcji. Wiedza na temat mechanizmów sorpcji jest kluczowa dla prawidłowej i skutecznej modyfikacji zeolitów i ich adaptacji do usuwania Hg0. Innowacyjny charakter badań zapewni:
W przyszłości uzyskane wyniki mogą stanowić podstawę do prób tworzenia/projektowania nowych, skutecznych sorbentów rtęci i przyczyniać się do ochrony środowiska (w szczególności w energetyce opartej na procesach spalania węgla).
Projekt PRELUDIUM realizowany w ramach finansowania z Narodowego Centrum Nauki, numer grantu 2021/41/N/ST5/03214.
Koordynator: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
