خواص کاتالیزوری و حامل مواد معدنی غیرفلزی و صرفه جویی در انرژی و کاهش کربن

کانی های غیرفلزی (مواد) به عنوان مواد کاتالیزوری در فرآیندهای تولید صنعتی از جمله کاتالیزورهای شیمیایی و کاتالیزورهای فتوشیمیایی یا حامل ها برای تسریع فرآیند واکنش به دلیل خواصی مانند تبادل کاتیونی، تخلخل، سطح بزرگ و سطح غیر اشباع استفاده می شوند. پیوندهای شیمیایی، خلوص محصول یا کارایی خروجی و غیره را بهبود می بخشد و به هدف صرفه جویی در انرژی، کاهش مصرف و کاهش کربن دست می یابد.

به عنوان مثال، کائولن، زئولیت، خاک رس فعال و غیره به عنوان کاتالیزور و حامل استفاده می شود. برخی از مواد معدنی با خواص نیمه رسانا دارای خواص فوتوکاتالیستی عالی هستند، نه تنها تخریب فتوکاتالیستی ضایعات آلی و اثرات ضد باکتریایی دارند، بلکه می توانند آب را تحت اثر انرژی خورشیدی فوتوکاتالیز کنند. CO2 به هیدروژن، متان و سایر سوخت ها تبدیل می شود.

کاتالیز شیمیایی از کاتالیزورهایی استفاده می‌کند که سرعت واکنش شیمیایی را در طول عمل واکنش‌دهنده‌ها تغییر می‌دهند، بدون اینکه در خود محصولات ظاهر شوند. جزء فعال می تواند یک ماده یا چند ماده باشد.

کاتالیزورهای معدنی موادی هستند که ذاتاً جاذب هستند و فعالیت کاتالیزوری خاصی دارند. آنها را می توان در محیط های با دمای بالا و محیط های اسیدی بالا استفاده کرد و معمولاً به عنوان حامل کاتالیزور استفاده می شود. موارد رایج عبارتند از کائولن، بنتونیت، دیاتومیت، زئولیت، آتاپولژیت، سپیولیت و غیره و محصولات فعال سازی اصلاح شده آنها مانند کائولن فعال اسیدی، خاک رس فعال، زئولیت 4A یا 5A و غیره.

فناوری فوتوکاتالیستی فناوری جدیدی است که می تواند از انرژی خورشیدی برای تولید انرژی پاک، کنترل آلودگی محیطی و تبدیل دی اکسید کربن استفاده کند. بسیاری از زمینه ها چشم انداز وسیعی دارند. به عنوان مثال، در تولید هیدروژن فوتوکاتالیستی، می توان از انرژی خورشیدی برای تبدیل آب به هیدروژن و اکسیژن استفاده کرد. در سنتز فوتوکاتالیستی، دی اکسید کربن را می توان به سوخت هایی مانند متان و متانول تبدیل کرد. کاربرد صنعتی این دو فناوری می تواند مصرف انرژی و مواد معدنی را تا حد زیادی کاهش دهد. استفاده، در نتیجه کاهش انتشار دی اکسید کربن، چشم انداز کاربردی گسترده ای در حل مشکلات عمده ای مانند کمبود انرژی جهانی و کاهش انتشار دی اکسید کربن دارد.

آناتاز، روتیل، برنسیت، هماتیت، گوتیت و غیره که به طور طبیعی تولید می شوند، همگی توانایی فوتوکاتالیستی خاصی دارند، در حالی که مونتموریلونیت، دیاتومیت، کائولینیت، پودر میکا، پوکه طبیعی و پرلیت گسترده دارای خواص عالی مانند سطح بزرگ، جذب قوی، شل و متخلخل، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، مقاومت در برابر اسید و قلیایی، و غیره، و اغلب به عنوان یک حامل برای فوتوکاتالیست استفاده می شود.

استفاده از روتیل به عنوان ماده فوتوکاتالیستی برای تصفیه فاضلاب حاوی رنگ های آزو دارای اثرات جذب و تخریب فوتوکاتالیستی است و ذرات فعال نانو فوتوکاتالیستی مانند آناتاز TiO2، C3N4 و پروسکایت بر روی مونتموریلونیت و دیاتومیت، نه تنها پودر میکا و غیره بارگذاری می شوند. پراکندگی و سطح ویژه اجزای فعال را افزایش می دهد، در نتیجه کارایی فتوکاتالیستی را بهبود می بخشد، اما بازیابی و استفاده مجدد از فوتوکاتالیست های کامپوزیت را در فرآیند تصفیه فاضلاب صنعتی تسهیل می کند.

“فیلم معدنی” که به طور گسترده در لایه بالایی زمین پخش شده است، چهارمین دایره بزرگ زمین در نظر گرفته می شود و یک سیستم تبدیل فوتوالکتریک طبیعی است. غنی از برنسیت، هماتیت، گوتیت، آناتاز، روتیل و سایر مواد معدنی نیمه هادی، دارای توانایی پاسخگویی خوب به نور خورشید، عملکرد پایدار، حساس و طولانی مدت تبدیل فوتوالکتریک است و انرژی خورشیدی را به فوتوالکترون های معدنی تحت تابش نور خورشید تبدیل می کند انرژی نه تنها می تواند اکسیژن تولید کند. و هیدروژن با تجزیه فتوکاتالیستی آب، بلکه تبدیل دی اکسید کربن موجود در اتمسفر و آب را به مواد معدنی کربناته نیز افزایش می دهد.

مشاهده می شود که کانی هایی با خواص نیمه هادی به طور گسترده ای در طبیعت وجود دارند و همیشه نقش فتوکاتالیست را ایفا کرده اند. این نه تنها نقش مواد معدنی غیرفلزی را به طور گسترده در سطح زمین برای ذخیره کربن و کاهش کربن نشان می دهد، بلکه جهتی را برای توسعه مواد معدنی فوتوکاتالیستی جدید فراهم می کند.