Details zur Publikation

Kategorie Textpublikation
Referenztyp Qualifizierungsarbeiten
Volltext Publikationsdokument
Titel (primär) Evaluation of copper-based-catalysts for treatment of halogenated organic compounds in water
Autor Shee, A.
Quelle PhD Dissertation
Erscheinungsjahr 2021
Department TUCHEM
Band/Volume 10/2021
Seite bis 175
Sprache englisch
Topic T7 Bioeconomy
Keywords water treatment; dehalogenation; reduction processes; copper catalysts; borohydride; halogenated organic compounds; product selectivity patterns; reduction method comparison
UFZ Bestand Leipzig, Bibliothek, Berichtsammlung, 00540926, 21-0304 F/E
Abstract

This thesis contributes to the evaluation of Cu0 + NaBH4 as a promising system for reductive dehalogenation of halogenated organic compounds (HOCs) in water. The first part of the thesis describes an investigation of Cu0 + NaBH4 in order to determine product selectivity patterns and reaction pathways in dehalogenation reactions of HOCs with the general formula CCl3–R, where R = H, F, Cl, Br, and CH3. Selectivity patterns were determined under various experimental conditions, e.g. in water matrix and with catalyst supports. When Cu0 + NaBH4 was applied to CCl3–R compounds, the formation of slowly degrading intermediates such as CH2Cl2 from CHCl3 was inevitable. Hence, optimization of Cu0 + NaBH4 in order to ensure minimization or elimination of these intermediates is discussed. The second part of the thesis explores the reactivity of Cu0 + NaBH4 with various HOC classes frequently encountered in water, soils, and sediments. A comparison was made between Cu0 + NaBH4 and the common reduction systems employing nanoscale zero-valent iron (nZVI) as a reagent and Pd catalysts + H2 as the reductant for these HOC classes. Criteria for comparison were based on the HOC’s reactivity presented as specific metal activities, yields, and the fate of the halogenated intermediates, metal costs, and metal stability in water. Application areas for Cu, nZVI, and Pd are discussed with regard to each class of HOCs. Finally, water-matrix effects on the stability of Cu catalysts were investigated for reductive dehalogenation reactions.

Diese Dissertation trägt zur Untersuchung von Cu0 + NaBH4 als einem vielversprechenden System zur reduktiven Dehalogenierung von halogenierten organischen Verbindungen (HOCs) in Wasser bei. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde das System Cu0 + NaBH4 untersucht, um die Produktselektivität und Reaktionswege während der reduktiven Dehalogenierung von HOCs mit der allgemeinen Formel CCl3–R mit R = H, F, Cl, Br und CH3 zu bestimmen. Die Selektivität wurde unter verschiedenen experimentellen Bedingungen, z.B. der Zusammensetzung der Wassermatrix und Variationen des Katalysatorträgers, bestimmt. Die Bildung von halogenierten Zwischenprodukten, unter Verwendung von Cu0 + NaBH4, ist für diese Verbindungsklassen unvermeidlich, daher wird die Optimierung des Systems zur Minimierung oder Vermeidung der Akkumulation dieser diskutiert. Im zweiten Teil der Dissertation wurde die Reaktivität des Systems Cu0 + NaBH4 mit verschiedenen HOC-Klassen untersucht, die häufig in Wässern, Böden und Sedimenten vorkommen. Zudem wurde ein Vergleich des Cu0 + NaBH4 Systems mit gebräuchlicheren Reduktionsmitteln, wie nullwertigem Eisen (nZVI) und Pd-Katalysatoren + H2, an den HOC-Klassen vorgenommen. Dabei wurden insbesondere die HOC-Reaktivität mittels der spezifischen Metall-Aktivität, die Produkt Ausbeuten, der Verbleib der halogenierten Zwischenprodukte, sowie der Katalysator- und Reduktionsmittelkosten und der Metallstabilität in Wasser diskutiert. Des Weiteren, werden Einsatzmöglichkeiten für Cu, nZVI und Pd, im Hinblick auf die verschiedenen Klassen von HOCs, diskutiert. Abschließend wurden die Auswirkungen der Wassermatrix auf die Stabilität von Cu-Katalysatoren für die reduktive Dehalogenierung untersucht.

dauerhafte UFZ-Verlinkung https://www.ufz.de/index.php?en=20939&ufzPublicationIdentifier=25594
Shee, A. (2021):
Evaluation of copper-based-catalysts for treatment of halogenated organic compounds in water
Dissertation, Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie
PhD Dissertation 10/2021
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ, Leipzig, 175 pp.