Doctoral dissertation Bouchra Darif, December 12, 2016

Sulfur-containing volatile organic compounds (S-VOCs) are well-known annoyance due to their foul smelling odor. They are emitted from wood industry, landfill sites and for example from wastewater treatment plants. In addition to odor, they cause health problems as well as pollution of our environment. The abatement of these emissions is not easy, since very high purification efficiency is needed. One of the most promising technologies to abate these emissions is catalytic oxidation. However, the major drawback is the deactivation of the catalysts caused by sulfur. In this research, the aim is to develop catalytic materials that are highly active, selective and durable towards sulfur-poisoning. To achieve this goal, a laboratory-scale ageing protocol was developed based on the information on industrially aged catalysts. This ageing protocol was used in connection with the activity and selectivity tests to evaluate the performance of the novel catalytic materials. Based on the information from characterization, reaction tests and deactivation mechanisms at the end of the research we will be able to develop catalytic materials that can be potentially used in industrial scale sulfur-containing VOCs abatement. When applied in practice, the odor-annoyance will be reduced markedly and the effects of sulfur-containing compounds to our environment will be minimized.

Rikkiä sisältävät haihtuvat orgaaniset yhdisteet ovat hyvin tunnettu haitta pahan hajunsa vuoksi. Rikkipitoisia yhdisteitä haihtuu esimerkiksi puunjalostusteollisuuden prosesseista sekä jätteiden ja jäteveden käsittelyn yhteydessä. Hajuhaitan lisäksi nämä yhdisteet aiheuttavat terveyshaittoja ja pilaavat ympäristöä. Haisevien orgaanisten rikkiyhdisteiden käsittely on vaativaa, koska kyseiset yhdisteet tulee poistaa hyvin tehokkaasti päästökaasuista niiden matalan hajukynnyksen vuoksi. Yksi lupaavimmista tähän soveltuvista käsittelytekniikoista on katalyyttinen hapetus. Katalyyttisen hapetuksen ongelmana on kuitenkin katalyyttien toiminnan heikkeneminen eli deaktivoituminen rikkiyhdisteiden läsnä ollessa. Tässä väitöstutkimuksessa tavoitteena oli kehittää aktiivisia, selektiivisiä ja kestäviä katalyyttimateriaaleja rikkipitoisten orgaanisten yhdisteiden käsittelyyn. Tavoitteen saavuttamiseksi työssä kehitettiin katalyyttien tutkimiseen soveltuvaa, laboratoriossa toteutettavaa nopeutettua ikäytysmenetelmää, jotta rikkideaktivoitumisen syyt saataisiin tehokkaasti selville. Kehitystyön pohjana käytettiin tietoa todellisissa teollisuuden käyttöolosuhteissa olleista katalyyteistä ja tutkimuksen avulla pystyttiin todistamaan nopeutetun ja teollisuudessa toteutetun ikäytyksen samankaltaisuudet. Nopeutettua ikäytystä käytettiin työn seuraavassa vaiheessa apuna kehitettäessä uusia, kestäviä ja aktiivisia katalyyttimateriaaleja. Väitöskirjatyön aikana kehitettyjä katalyyttimateriaaleja sekä niiden tutkimuksesta saatua tietoa voidaan hyödyntää teollisen mittakaavan katalyyttien valmistuksessa. Kehitetyillä katalyyteillä pystytään merkittävästi vähentämään haihtuvien rikkiyhdisteiden terveydelle ja ympäristölle aiheuttamia haittoja.

Last updated: 2.12.2016