Каталитические и несущие свойства неметаллических минералов и энергосбережение и снижение выбросов углерода
Неметаллические минералы (материалы) используются в качестве каталитических материалов в процессах промышленного производства, включая химический катализ и фотохимические катализаторы или носители, для ускорения процесса реакции благодаря их свойствам, таким как катионный обмен, пористость, большая площадь поверхности и ненасыщенная поверхность. химические связи, улучшить чистоту продукта или эффективность производства и т. д. и достичь цели экономии энергии, снижения потребления и сокращения выбросов углерода.
Например, в качестве катализаторов и носителей используются каолин, цеолит, активированная глина и др.; некоторые минералы с полупроводниковыми свойствами обладают отличными фотокаталитическими свойствами, обладают не только фотокаталитическим разложением органических отходов и антибактериальным действием, но и могут фотокатализировать воду под действием солнечной энергии. , CO2 в водород, метан и другие виды топлива.
В химическом катализе используются катализаторы, которые изменяют скорость химической реакции при действии реагентов, не проявляясь в самих продуктах. Активный компонент может быть одним веществом или множеством веществ.
Минеральные катализаторы — это вещества, которые по своей природе являются адсорбционными и обладают определенной каталитической активностью. Их можно использовать в высокотемпературных и высококислотно-щелочных средах и обычно используют в качестве носителей катализатора. Обычными являются каолин, бентонит, диатомит, цеолит, аттапульгит, сепиолит и т. д. и их модифицированные продукты активации, такие как активированный кислотой каолин, активированная глина, цеолит 4А или 5А и т. д.
Фотокаталитическая технология — это новая технология, которая может использовать солнечную энергию для производства экологически чистой энергии, борьбы с загрязнением окружающей среды и преобразования углекислого газа. Многие области имеют широкие перспективы. Например, при фотокаталитическом производстве водорода солнечная энергия может использоваться для преобразования воды в водород и кислород; в фотокаталитическом синтезе двуокись углерода может быть преобразована в топливо, такое как метан и метанол; промышленное применение этих двух технологий может значительно сократить потребление энергии и полезных ископаемых. Утилизация, тем самым снижая выбросы углекислого газа, имеет широкие перспективы применения для решения таких серьезных проблем, как глобальная нехватка энергии и сокращение выбросов углекислого газа.
Натуральный анатаз, рутил, бернессит, гематит, гетит и т. д. обладают определенной фотокаталитической способностью, в то время как монтмориллонит, диатомит, каолинит, порошок слюды, природная пемза и экспансивный перлит обладают превосходными свойствами, такими как большая площадь поверхности, сильная адсорбция, рыхлость и пористый, устойчивый к высоким температурам, кислотам и щелочам и т. д., и часто используется в качестве носителя для фотокатализаторов.
Использование рутила в качестве фотокаталитического материала для очистки сточных вод, содержащих азокрасители, оказывает как адсорбционное, так и фотокаталитическое деструкционное действие, а нанофотокаталитически активные частицы, такие как анатаз TiO2, C3N4, перовскит, наносят на монтмориллонит и диатомит, порошок слюды и т. д., не только увеличивает дисперсность и удельную поверхность активных компонентов, тем самым повышая фотокаталитическую эффективность, а также облегчает восстановление и повторное использование композиционных фотокатализаторов в процессе очистки промышленных сточных вод.
«Минеральная пленка», широко распространенная в верхнем слое земной поверхности, считается четвертым по величине кругом Земли и представляет собой естественную систему фотоэлектрического преобразования. Богатый бирнесситом, гематитом, гетитом, анатазом, рутилом и другими полупроводниковыми минералами, он обладает хорошей способностью реагировать на солнечный свет, стабильными, чувствительными и долгосрочными характеристиками фотоэлектрического преобразования и преобразует солнечную энергию в минеральные фотоэлектроны под действием солнечного излучения. Энергия может не только производить кислород и водорода путем фотокаталитического расщепления воды, но также способствуют превращению углекислого газа в атмосфере и воде в карбонатные минералы.
Видно, что минералы с полупроводниковыми свойствами широко распространены в природе и всегда играли роль фотокатализаторов. Это не только показывает роль неметаллических минералов, широко распространенных на земной поверхности, для хранения и восстановления углерода, но и дает направление для разработки новых фотокаталитических минеральных материалов.