PROGRAMUL CEEX

Compuşi polioxometalaţi cu activitate catalitică oxidativă pentru aplicaţii de vârf 

(POMALB)

GENERALITĂŢI

            Proiectul de cercetare propus are ca obiectiv principal studierea aprofundată a proceselor nepoluante de albire a celulozei în scopul eliminării totale a producerii deşeurilor clorurate şi dioxinelor rezultate din tehnologia ce se foloseşte in prezent. Aceste procese nepoluante de albire a celulozei se bazează pe oxidarea catalitică selectivă a ligninei din celuloza utilizând catalizatori din clasa polioxometalaţi (POM) şi a altor clusteri pe baza de Mo, W, V şi alte elemente tranziţionale.

În forma cea mai simplă, polioxometalaţii pot fi reprezentaţi cu formula [X_xM_mO_y] unde x<m . Aşa cum se vede, polioxometalaţii conţin în afară de atomii de oxigen, atomi a două elemente aflate in stare de oxidare pozitivă. Elementul in stare de oxidare pozitivă aflat in proporţie mică, X, se numeşte atom central sau heteroatom. Elementul aflat în stare de oxidare pozitivă în proporţie atomică mai mare, M, este atomul adend al polixoanionului. Atomii adenzi trebuie să aibă o inconjurare cvasioctaedrică, motiv pentru care doar un număr restrâns de elemente pot juca acest rol (wolfram, molibden, vanadiu, niobiu, tantal, în starea de oxidare cea mai înaltă, cu configuraţie electronică, d⁰ şi d¹).

            Procesul de albire catalizat se bazează pe proprietatea POM de a se reduce rapid şi în final să se reoxideze uşor. Într-o primă etapa anaerobă (I), POM se reduce iar lignina este oxidată parţial:

LigH₂ + POM_ox  →  Lig_ox + POM_red + 2H⁺                                 (I)

În a doua etapă (II) adăugarea de O₂ reoxidează catalizatorul POM, care completează degradarea oxidativă a ligninei la CO₂ si H₂O:

LigH_ox + POM_red  +  2H⁺ + O₂ → POM_ox + CO₂ + H₂O                 (II)

După cum se poate observa prima etapă este cea de oxidare a ligninei, iar cea de-a doua este regenerarea catalizatorului, pH-ul sistemului menţinându-se în domeniul 4-8, valori la care calitatea celulozei nu este afectată.

Fazele ciclului de înălbire a celulozei cu ajutorul polioxometalaţilor pot fi reprezentate prin schema următoare: