Gli ultrasuoni ne hanno assistito uno

Jan 19, 2024

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13728 (2023) Citare questo articolo

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La desolforazione ossidativa (ODS) è considerata uno dei processi di desolforazione più promettenti poiché è efficiente dal punto di vista energetico e richiede condizioni operative blande. In questo studio, una nuova struttura metallo-organica a base di Al sintetizzata verde con elevata area superficiale è stata sintetizzata idrotermicamente utilizzando bottiglie di polietilene tereftalato (PET) di scarto come fonte di acido tereftalico come legante organico. I MOF preparati a base di Al sono stati caratterizzati utilizzando la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR), la diffrazione di raggi X (XRD), il microscopio elettronico a scansione (SEM) e la microscopia elettronica a trasmissione (TEM). L'attività catalitica dell'Al-MOF preparato è stata valutata nella desolforazione ossidativa (ODS) di campioni di petrolio greggio sia modellizzati che reali. I diversi parametri operativi (temperatura, tempo, dose di catalizzatore, carico ossidante e sonicazione) sulle prestazioni dell'ODS sono stati ottimizzati. Le condizioni ottimali per la massima rimozione del tiofene dai campioni di olio modellati sono risultate essere 30 minuti, 0,5 g di catalizzatore e un rapporto olio/ossidante di 1:3. Nelle condizioni ottimizzate, la rimozione dello zolfo nei campioni di olio reali ottenuti dalla compagnia petrolifera Alexandria è stata del 90%. I risultati hanno rivelato che l’approccio presentato è riconosciuto in termini di rapporto costo-efficacia, rispetto per l’ambiente e facilità di preparazione, prevedendo grandi prospettive per la desolforazione degli oli combustibili a livello commerciale.

Il consumo globale di petrolio greggio come principale fonte di energia è in costante aumento a causa del rapido sviluppo economico e della crescita demografica, che hanno spinto i ricercatori a sviluppare nuovi sistemi di desolforazione per migliorare la qualità del petrolio greggio e ridurne il contenuto di zolfo1. L'alto contenuto di zolfo ha effetti dannosi nel processo di raffinazione, poiché provoca l'erosione delle condutture e delle apparecchiature di raffinazione, oltre alla sua pericolosa influenza sull'ambiente. Uno degli approcci di desolforazione industriale più comuni nelle raffinerie di petrolio è l'idrodesolforazione (HDS), tuttavia la tecnica HDS è costosa, richiede temperature e pressioni elevate e inoltre non è adatta per la rimozione di complessi di zolfo eterociclici aromatici come i tiofeni2. L'estrazione con solvente, l'adsorbimento, l'ossidazione3, il liquido ionico sono alternative al metodo di idrodesolforazione4,5,6. L'adsorbimento è una tecnica promettente per ridurre il contenuto di zolfo utilizzando vari materiali adsorbenti in grado di rimuovere i composti organici dello zolfo a seconda delle proprietà fisiche e chimiche. I materiali adsorbenti efficaci dovrebbero avere un'area superficiale elevata e un'adeguata distribuzione delle dimensioni dei pori7. A questo scopo è stata utilizzata un'ampia varietà di adsorbenti, come carbone attivo8 e zeoliti9,10. La desolforazione ossidativa (ODS) è un metodo molto promettente per rimuovere in profondità i composti organosolforati più grandi dal petrolio e ha ricevuto crescente attenzione negli ultimi anni11. Generalmente, il processo ODS viene operato in condizioni blande, catalizzato da catalizzatori adatti. I composti contenenti zolfo vengono ossidati da ossidanti selezionati per formare corrispondenti solfossidi o solfoni, che hanno polarità più elevata e sono facili da estrarre dal petrolio12. Diverse caratteristiche chiave delle strutture metallo-organiche ne consentono l'uso come efficienti catalizzatori eterogenei, in particolare l'area superficiale e la porosità eccezionalmente grandi, la buona stabilità termica e l'acidità/basicità regolabile13,14,15. Inoltre, alcune proprietà aggiuntive di questi materiali svolgono un ruolo fondamentale nel promuovere l'ODS16,17. D'altra parte, i materiali in polietilene tereftalato (PET) sono consumati in massa per vivere e causano gravi problemi ambientali. I problemi ambientali legati ai rifiuti PET vengono evidenziati in grandi volumi dopo lo smaltimento e richiedono molto tempo per degradarsi. Il recupero dell'acido tereftalico dal PET usato può essere completato con diverse facilità ed economici mezzi.