Сучасні підходи до утилізації шламових відходів гальванічних виробництв як каталізаторів очищення газових потоків: огляд технологій і перспектив
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-291-5-95-108Ключові слова:
утилізація, шламові відходи, гальванічні виробництва, каталізатори, очищення газових потоків, хімічна активація, екологічна безпекаАнотація
Проведено аналіз сучасних технологій утилізації шламових відходів гальванічних виробництв та їх використання, як каталізаторів для очищення газових потоків. Актуальність дослідження обумовлена зростанням обсягів промислових відходів і необхідністю розробки екологічно безпечних та економічно доцільних методів їх переробки. У цьому контексті особлива увага приділяється технологіям, що дозволяють перетворювати шламові відходи гальванічних виробництв не лише на побічні продукти, а й на корисні каталізатори для процесів очищення газових потоків. Мета статті – здійснити огляд сучасних підходів до утилізації шламових відходів гальванічних виробництв, зокрема, через використання їх як каталізаторів для очищення газових потоків. У дослідженні застосовано системний аналіз наукових джерел, експериментальні дослідження каталітичних властивостей матеріалів, отриманих із шламових відходів, а також порівняльний аналіз економічних та екологічних параметрів різних методів утилізації. Основні результати роботи включають оцінку ефективності різних підходів, зокрема термічної, хімічної та біотехнологічної обробки шламів, а також використання нанотехнологій для підвищення активності каталізаторів. Виявлено, що оптимальними є методи, що забезпечують високу каталітичну активність при мінімальних енергетичних витратах. Здійснено екологічну оцінку сучасних технологій переробки шламів. Визначено, що більш безпечними для навколишнього середовища та перспективними для малих підприємств є біотехнологічні методи переробки. Інтеграція відновлюваних джерел енергії та застосування новітніх матеріалів сприятимуть екологічній модернізації промисловості та розвитку циркулярної економіки. Подальші дослідження мають бути спрямовані на оптимізацію технологічних процесів, підвищення ефективності каталізаторів та зниження витрат на їх виробництво. Інтеграція відновлюваних джерел енергії та застосування новітніх матеріалів сприятимуть екологічній модернізації промисловості та розвитку циркулярної економіки. Отримані результати можуть бути корисними для промислових підприємств у виборі технологій переробки відходів та вдосконалення систем очищення повітря, сприяючи розвитку екологічної безпеки.
Посилання
1. A comprehensive overview of methods involved in nanomaterial production and waste disposal from research labs and industries and existing regulatory guidelines for handling engineered nanomaterials / S. Dhall et al. Environmental chemistry and ecotoxicology. 2024. Vol. 6, Р. 34-39 URL: https://doi.org/10.1016/j.enceco.2024.06.002
2. Activation of peroxymonosulfate by boron carbide modified biochar catalyst derived from waste sludge for the removal of organic pollutants / G. Li et al. Separation and purification technology. 2024. P.131-319. URL: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.131319
3. lternatives for soil disposal of excess activated sludge from the industrial waste treatment plant at companhia alcoolquímica nacional / R. Francisco et al. Water science and technology. 1987. Vol. 19, no. 8. P. 127–137. URL: https://doi.org/10.2166/wst.1987.0051
4. Biodegradation of total petroleum hydrocarbons from acidic sludge produced by re-refinery industries of waste oil using in-vessel composting / A. Asgari et al. Journal of environmental health science and engineering. 2017. Vol. 15, no. 1. P. 117–127. URL: https://doi.org/10.1186/s40201-017-0267-1
5. Chan G. Y.S., Chu L. M., Wong M. H. Effects of leachate recirculation on biogas production from landfill co-disposal of municipal solid waste, sewage sludge and marine sediment. Environmental pollution. 2002. Vol 118, no. 3. P. 393–399. URL: https://doi.org/10.1016/s0269-7491(01)00286-x
6. Co-hydrothermal gasification of Scenedesmus sp. with sewage sludge for bio-hydrogen production using novel solid catalyst derived from carbon-zinc battery waste / J. Arun et al. Bioresource technology reports. 2020. Vol 11. P. 100-129. URL: https://doi.org/10.1016/j.biteb.2020.100459
7. Design of store-release covers to minimize deep drainage in the mining and waste-disposal industries: results from a modelling analyses based on ecophysiological principles / D. Eamus et al. Hydrological processes. 2012. Vol. 27, no. 26. P. 3815–3824. URL: https://doi.org/10.1002/hyp.9482
8. Esterification of fatty acid from palm oil waste (sludge oil) by using alum catalyst / T. Usman et al. Indonesian journal of chemistry. 2010. Vol. 9, no 3. P. 491–499. URL: https://doi.org/10.22146/ijc.21522
9. Fatty acid methyl ester (FAME) production from sludge solid waste as k2o/sio2 catalyst / S. Peranginangin et al. Case studies in chemical and environmental engineering. 2024. P. 100-133. URL: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2024.100933
10. Influence of phosphorus on the NH3-SCR performance of CeO2-TiO2 catalyst for NO removal from co-incineration flue gas of domestic waste and municipal sludge / J. Cao et al. Journal of colloid and interface science. 2022. Vol. 610. P. 463–473. URL: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.11.013
11. Investigation of thermodynamic parameters, combustion, and emissions of produced biodiesel fuel (from waste oil by heterogeneous nano-catalyst of stone cutting factory sludge) and its combination with diesel fuel / G. Widjaja et al. Journal of thermal analysis and calorimetry. 2023. URL:https://doi.org/10.1007/s10973-023-12270-6
12. Kumari J. Isolation and screening for MDR bacteria, isolated from waste disposal sites of hospital and pharmaceutical industries of himachal pradesh. African journal OF biomedical research. 2024. P. 4729–4737. URL: https://doi.org/10.53555/ajbr.v27i4s.4465
13. Marble processing effluent treatment sludge in waste poly (ethylene terephthalate) pyrolysis as catalyst–II: recovery from pyrolytic fluids / G. Ahmetli et al. International journal of environmental science and technology. 2024. Р. 211-231. URL: https://doi.org/10.1007/s13762-023-05388-5
14. Mwenge P., Rutto H., Enweremadu C. Production of biodiesel using calcined brine sludge waste from chor-alkali industry as a heterogeneous catalyst. Environmental and climate technologies. 2021. Vol. 25, no. 1. P. 621–630. URL: https://doi.org/10.2478/rtuect-2021-0046
15. Performance of NiO doped on alkaline sludge from waste photovoltaic industries for catalytic dry reforming of methane / M. R. Shamsuddin et al. Environmental science and pollution research. 2024. URL: https://doi.org/10.1007/s11356-024-33325-7
16. Processing of metal waste–sludge from the galvanizing plants / J. Drápala et al. Metals. 2022. Vol. 12, no. 11. P. 19-47. URL: https://doi.org/10.3390/met12111947
17. Recovery of Cr from chrome-containing leather waste and its utilization as reinforcement along with waste spent alumina catalyst and grinding sludge in AA 5052-based metal matrix composites / S. P. Dwivedi et al. Proceedings of the institution of mechanical engineers, part E: journal of process mechanical engineering. 2021. P. 095440892110383. URL: https://doi.org/ 10.1177/09544089211038385
18. Selective production of aromatics from waste plastic pyrolysis by using sewage sludge derived char catalyst / K. Sun et al. Journal of cleaner production. 2020. Vol. 268. P. 122-138. URL:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122038
19. Sludge recycling from non-lime purification of electrolysis wastewater: bridge from contaminant removal to waste-derived NOX SCR catalyst / J. Gao et al. Catalysts. 2024. Vol. 14, no. 8. P. 535-543. URL: https://doi.org/10.3390/catal14080535
20. The use of metallurgical waste sludge as a catalyst in hydrogen production from sodium borohydride / E. Fangaj et al. International journal of hydrogen energy. 2020. Vol. 45, no. 24. P. 13322–13329. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.03.043
21. Tini Surtiningsih N. H. Removal of heavy metals pb, zn and cu from sludge waste of paper industries using biosurfactant. Journal of bioremediation & biodegradation. 2014. Vol. 05, no. 07. Р. 343-356. URL: https://doi.org/10.4172/2155-6199.1000255
22. Waste-to-BioEnergy pathway for waste activated sludge from food processing industries: An experiment on the valorization potential under CO2 and N2 atmospheres through microwave-induced pyrolysis / G. R. Mong et al. Fuel. 2022. Vol. 323. P. 124-138. URL: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.124380
23. Waste to catalyst: synthesis of catalysts from sewage sludge of the mining, steel, and petroleum industries / G. Castro-León et al. Sustainability. 2020. Vol. 12, no. 23. P. 98 109. URL: https://doi.org/10.3390/su12239849
24. Zinc stearate from galvanizing waste materials and its use as thermal stabilizer in PVC industries / F. Rony et al. Bangladesh journal of scientific and industrial research. 2016. Vol. 51, no. 4. P. 261–270. URL:https://doi.org/10.3329/bjsir.v51i4.30443
25. ZnS modified N, S dual-doped interconnected porous carbon derived from dye sludge waste as high-efficient ORR/OER catalyst for rechargeable zinc-air battery / Y. Peng et al. Journal of colloid and interface science. 2022. Vol. 616. P. 659–667. URL: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.02.102
26. ZnS modified N, S dual-doped interconnected porous carbon derived from dye sludge waste as high-efficient ORR/OER catalyst for rechargeable zinc-air battery / Y. Peng et al. Journal of colloid and interface science. 2022. Vol. 616. P. 659–667. URL: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.02.102
