• Русский

Ученые КФУ участвуют в создании высокоэффективного метода очистки нефтепродуктов от серы

Проект выполнен при поддержке гранта Президентской программы Российского научного фонда (РНФ)

Нефть до сих пор остается одним из основных источников энергии. Россия занимает третье место по залежам тяжелого углеводородного сырья после Канады и Венесуэлы. Тем не менее, для использования и экспорта сырья необходимо, чтобы оно соответствовало определенным требованиям по экологической безопасности и чистоте. С каждым годом эти требования становятся жестче, поэтому нужны новые технологии избавления от примесей. В связи с этим проблема создания эффективного метода очистки нефтепродуктов от сероорганических соединений имеет высокое значение, поскольку они снижают качество топлива и при сгорании загрязняют окружающую среду. Чтобы избавиться от примесей, нефтеперерабатывающие предприятия используют специальные высокопористые системы — катализаторы. Однако качественные катализаторы являются дорогостоящим продуктом, к тому же при их производстве возникает множество токсичных соединений. Сегодня важной задачей при создании новых катализаторов служит переход к более эффективным, экологически чистым и дешевым материалам.

До сегодняшнего мало кто мог даже представить, что современные катализаторы будут способны обеспечить практически абсолютную очистку топлива. Над созданием такового поработала целая группа российских ученых, в ряды которых вошли ученые КФУ – доктор физико-математических наук, заместитель директора по научной деятельности Института физики КФУ Марат Гафуров и инженер Высшей школы киберфизических систем и прикладной электроники Фадис Мурзаханов. Разработанные учеными частицы улавливают молекулы серосодержащих примесей и помогают им взаимодействовать с перекисью водорода — эта химическая реакция позволяет «отмыть» самые трудноотделяемые соединения. Новый метод очистки позволит сделать нефтепереработку безопаснее и дешевле. С подробностями исследования можно ознакомиться в журнале The Journal of Physical Chemistry C.

Научная группа разработала эффективную каталитическую систему на основе железосодержащих порошков фосфатов кальция с включениями молибдена. Для осуществления химической реакции на частицах концентрировалась перекись водорода, которая окисляла серосодержащие молекулы до легковымываемых форм и превращалась в воду.

Для создания нового катализатора были синтезированы частицы фосфатов кальция размером около 10‑20 нанометров, образующие пористые агломераты. Форма порошка была предложена из-за высокой суммарной площади поверхности, которая позволяет взаимодействовать с большим количеством молекул примесей. Помимо соли кальция катализатор содержал активные включения железа и молибдена. Оказалось, что уже при температуре 70˚С с помощью разработанного катализатора можно за 25‑30 минут окислить наиболее устойчивую примесь в топливе — дибензотиофен. Проверка очищенного топлива показала, что синтезированные порошки окисляют 100 процентов сероорганических соединений.

Предложенный метод в отличие от традиционных не требует применения взрывоопасного водорода, а также высоких температур и давлений. Ученые показали принципиальную возможность создания высокоэффективной и безопасной системы очистки нефтепродуктов. Интересно, что за основу был взят материал на основе фосфатов кальция, который широко применяется в медицине для инженерии костной ткани.