Способ получения катализатора для разложения вредных примесей

 

Изобретение относится к области очистки газов от вредных примесей и может быть использовано для очистки газовых смесей от озона в системах водоподготовки, очистки сточных вод, обработки полупроводников в микроэлектронной промышленности, дезинфекции в медицине и сельском хозяйстве, а также для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защите органов дыхания и для других промышленных и природоохранных целей. Предложен способ получения катализатора для разложения вредных примесей, включающий смешение электролитического диоксида марганца, оксида меди и связующего, формование гранул, сушки, дробление и термообработку при температуре 150-255^oC. Предложенный способ позволяет получить катализатор, значительно превосходящий известные по каталитической активности в окислении оксида углерода при сохранении на высоком уровне активности в разложении озона. 1 табл.

Изобретение относится к области очистки газовых смесей от вредных примесей и может быть использовано для очистки газовых смесей от озона в системах водоподготовки, очистки сточных вод, обработки полупроводников в микроэлектронной промышленности, дезинфекции в медицине и сельском хозяйстве, а также для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и для других промышленных и природоохранных целей.

Известен способ получения катализатора для очистки газовых смесей от токсичных примесей, включающий добавление к виброизмельченному порошку окиси алюминия нитрата меди, небольшого количества воды для придания массе пластичности, формование в шнек-грануляторе, термообработку полученных гранул в течение 3-4 часов при температуре 280-300^oC с последующей пропиткой раствором нитрата марганца в соотношении CuO:MnO₂=(2,0-2,7);1,0 и повторную термообработку [1] Недостатком известного способа является сложность проведения технологического процесса приготовления катализатора, обусловленная необходимостью пропитки термообработанных гранул раствором нитрата марганца и последующей термообработкой.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения катализатора для разложения вредных примесей, включающий смешение электролитического диоксида марганца, оксида меди и связующего, при этом оксид меди и диоксид марганца берут в виде водных суспензий, смешивают в соотношении (15-30):100 в пересчете на сухое вещество и затем добавляют связующее, формование гранул, сушку, дробление и термообработку при температуре 260-350^oC в течение 20-40 мин [2] Недостатком указанного способа является низкая каталитическая активность полученного катализатора в окислении оксида углерода.

Целью изобретения является повышение каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода при сохранении на высоком уровне степени очистки от озона.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим смешение электролитического диоксида марганца, оксида меди и связующего, формование гранул, сушку, дробление и термообработку.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что термообработку проводят при температуре 150-225^oC.

Способ осуществляется следующим образом.

Смешивают электролитический диоксид марганца и оксид меди со связующим. Полученную пасту формуют на шнековом грануляторе при давлении 40 атм. и температуре 105-120^oC. Сформованные гранулы сушат при температуре 60-90^oC в течение 9-15 ч, дробят, отсеивают фракцию 1-3 мм и проводят термообработку при температуре 150-255^oC.

Пример 1. В лопастной смеситель, снабженный паровой рубашкой, загружают 1,1 кг пасты смеси электролитического диоксида марганца и оксида меди с влажностью 55% добавляют 0,05 кг связующего бентонитовой глины и ведут процесс пластификации в течение 0,3 ч до достижения влажности пасты 32% На шнековом грануляторе формуют гранулы, сушат их при температуре 70^oC в течение 12 час. Высушенные гранулы дробят, отсеивают фракцию 1-3 мм и проводят термическую обработку в печи "кипящего слоя" при температуре 150^oC в течение 20 мин. Степень очистки от озона на полученном катализаторе составила 98,5% каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 0,40 ммоль/г.

Пример 2. Ведение процесса как в примере 1, за исключением температуры термообработки, которая составила 200^oC. Степень очистки от озона на полученном катализаторе составила 98,6% каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 0,5 ммоль/г.

Пример 3. Ведение процесса как в примере 1, за исключением температуры термообработки, которая составила 250^oC. Степень очистки от озона на полученном катализаторе составила 98,9% каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 0,60 ммоль/г.

Результаты исследования влияния температуры термообработки на степень очистки от озона и на каталитическую активность в окислении оксида углерода для катализаторов, полученных по предлагаемому и известному способам, приведены в таблице.

Как следует из данных, приведенных в таблице, небольшая каталитическая активность в окислении оксида углерода при сохранении на высоком уровне степени очистки от озона наблюдается при температуре термообработки 150-255^oC. При понижении температуры термообработки менее 150^oC и повышения более 255^oC каталитическая активность в окислении оксида углерода заметно снижается.

Увеличение каталитической активности в окислении оксида углерода при сохранении на высоком уровне степени очистки от озона при проведении термообработки при температуре 150-255^oC обусловлено, вероятно, следующими факторами. При проведении термообработки катализатора при температуре менее 150^oC снижение каталитической активности в окислении оксида углерода обусловлено тем, что при указанных условиях термообработки имеет место недостаточно полное удаление из катализатора воды, которая, как известно, является сильным каталитическим ядом для оксидномарганцевых систем в реакции окисления оксида углерода, вследствие блокировки молекулами воды активных центров катализатора. С другой стороны, при проведении термообработки катализатора при температуре более 255^oC снижение каталитической активности в окислении оксида углерода может быть объяснено тем, что при указанных условиях термообработки, возможно, происходит структурная перестройка активных центров катализатора, состоящих из частиц диоксида марганца, промотированного оксидом меди, которые ответственны за каталитическое окисление оксида углерода, а именно начало перехода из аморфного состояния в кристаллическое, что и ведет к снижению каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода. В то же время для реакции разложения озона указанные температурные факторы не имеют существенного значения, и предложенный способ позволяет получить катализатор, сохраняющий высокую степень очистки от озона в широком интервале температур термообработки, в том числе и при температурах, выходящих за указанные пределы.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить катализатор, обладающий каталитической активностью в окислении оксида углерода значительной большей, чем известный, сохранив при этом высокую степень очистки от озона.

Полученный по предлагаемому способу катализатор позволит проводить эффективную очистку газовых смесей от озона в системах водоподготовки, очистки сточных вод, обработки полупроводников в микроэлектронной промышленности, дезинфекции в медицине и сельском хозяйстве при одновременной эффективной очистке газовых смесей от оксида углерода, и даст реальную возможность решить на современном уровне широкий круг экологических и технологических проблем.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно на повышение каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода при сохранении на высоком уровне степени очистки от озона, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Формула изобретения

Способ получения катализатора для разложения вредных примесей, включающий смешение электролитического диоксида марганца, оксида меди и связующего, формование гранул, сушку, дробление и термообработку, отличающийся тем, что термообработку проводят при 150 255^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1