Il biogas da digestione anaerobica di biomasse e scarti costituisce un fonte energetica rinnovabile di crescente interesse in relazione alla semplicità degli impianti di produzione anche su piccola scala. Il biogas, composto da CH4 (50 -70 %) e CO2 (30-45%), contiene H2S quale principale contaminante, la cui concentrazione va abbattuta fino a livelli <1ppm nel caso in cui se ne preveda l'utilizzo in sistemi tipo Fuel Cells di alta temperatura. La purificazione per adsorbimento è tra le tecniche più semplici ed efficienti ed i carboni attivi tra i sorbenti più efficaci. Inoltre, la loro funzionalizzazione superficiale, specialmente con ossidi metallici, può notevolmente aumentarne le proprietà di cattura di H2S. In questo lavoro sono stati preparati sorbenti funzionalizzati per impregnazione di un substrato commerciale granulare (carbone attivo di lignina Darco) con nitrati di zinco e rame ottenendo gli ossidi corrispondenti per successivo trattamento termico in atmosfera inerte a 250°C. Allo scopo di studiare il possibile effetto sinergico della presenza contemporanea dei due metalli ed ottimizzare la composizione della fase attiva, sono stati preparati sorbenti con rapporti atomici Cu:Zn variabili tra 0 e 0.5, con un carico globale di metalli pari al 10% del sorbente. I sorbenti sono stati caratterizzati tramite misure di area superficiale BET, distribuzione porosimetrica, analisi SEM-EDX, analisi ICP-MS ed analisi XRD. I test di adsorbimento di H2S (50 -3000 ppm in N2) sono stati effettuati a 30 °C su di un letto fisso di sorbente utilizzando in un impianto in scala di laboratorio dotato di analizzatori in continuo per la misura di H2S e SO2. A valle dei test di cattura di H2S sono stati eseguiti test di desorbimento a temperatura programmata (TPD-S) per ottenere informazioni sulle specie formate nella fase di cattura e per valutare preliminarmente la possibilità di una rigenerazione termochimica del sorbente esausto. I risultati ottenuti evidenziano il ruolo fondamentale del rame nell'incrementare la già buona capacità di cattura dello ossido di zinco altamente disperso, favorendo una utilizzazione pressoché completa della fase attiva e consentendo al contempo una parziale rigenerazione del materiale a temperature inferiori.
ZnO-CuO nanoparticles supported on activated carbon for biogas purification from H2S at room temperature
Lisi Luciana;Cimino Stefano
2016
Abstract
Il biogas da digestione anaerobica di biomasse e scarti costituisce un fonte energetica rinnovabile di crescente interesse in relazione alla semplicità degli impianti di produzione anche su piccola scala. Il biogas, composto da CH4 (50 -70 %) e CO2 (30-45%), contiene H2S quale principale contaminante, la cui concentrazione va abbattuta fino a livelli <1ppm nel caso in cui se ne preveda l'utilizzo in sistemi tipo Fuel Cells di alta temperatura. La purificazione per adsorbimento è tra le tecniche più semplici ed efficienti ed i carboni attivi tra i sorbenti più efficaci. Inoltre, la loro funzionalizzazione superficiale, specialmente con ossidi metallici, può notevolmente aumentarne le proprietà di cattura di H2S. In questo lavoro sono stati preparati sorbenti funzionalizzati per impregnazione di un substrato commerciale granulare (carbone attivo di lignina Darco) con nitrati di zinco e rame ottenendo gli ossidi corrispondenti per successivo trattamento termico in atmosfera inerte a 250°C. Allo scopo di studiare il possibile effetto sinergico della presenza contemporanea dei due metalli ed ottimizzare la composizione della fase attiva, sono stati preparati sorbenti con rapporti atomici Cu:Zn variabili tra 0 e 0.5, con un carico globale di metalli pari al 10% del sorbente. I sorbenti sono stati caratterizzati tramite misure di area superficiale BET, distribuzione porosimetrica, analisi SEM-EDX, analisi ICP-MS ed analisi XRD. I test di adsorbimento di H2S (50 -3000 ppm in N2) sono stati effettuati a 30 °C su di un letto fisso di sorbente utilizzando in un impianto in scala di laboratorio dotato di analizzatori in continuo per la misura di H2S e SO2. A valle dei test di cattura di H2S sono stati eseguiti test di desorbimento a temperatura programmata (TPD-S) per ottenere informazioni sulle specie formate nella fase di cattura e per valutare preliminarmente la possibilità di una rigenerazione termochimica del sorbente esausto. I risultati ottenuti evidenziano il ruolo fondamentale del rame nell'incrementare la già buona capacità di cattura dello ossido di zinco altamente disperso, favorendo una utilizzazione pressoché completa della fase attiva e consentendo al contempo una parziale rigenerazione del materiale a temperature inferiori.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
