Катализатор деструкции органических растворителей

 

Изобретение относится к области получения катализаторов на основе углеродных материалов для деструкции органических растворителей. Описывается катализатор деструкции органических растворителей, содержащий углеродный материал на основе целлюлозы и металл в восстановленной форме, отличающийся тем, что в качестве углеродного материала используют мезопористое углеродное волокно с содержанием мезопор 0,12-0,30 см/г, а содержание металла, расположенного на внешней поверхности волокна и на внутренней поверхности пор волокна, составляет 2,1-5,0 мас. %. Техническим результатом является повышение степени деструкции органических растворителей. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области получения катализаторов на основе углеродных материалов для деструкции органических растворителей.

В уровне техники известны катализаторы деструкции (дожига) на основе углей. Недостатком таких катализаторов является неравномерность прогрева из-за зернистости структуры угля и низкая степень деструкции органических соединений (Energy & Fueld, 1994, V. 8, N 6, p. 1233 - 1237).

Наиболее близким к заявленному катализатору является катализатор, полученный из солей монокарбоксицелюлозы (МКЦ), содержащих никель, кобальт, хром, марганец и медь. (И.Н.Ермоленко и др. Элементосодержащие угольные материалы, 1982, с. 199). Медьсодержащие волокна проявляют активность в реакции дегидрирования циклогексанола и изопропанола. Процесс дегидрирования проводят при температуре 280 - 350^oC, при объемной скорости потока 0.8-1.2 ч^-1. При этом циклогексанол и изопропанол разлагаются с образованием кетона, причем в продуктах реакции остается до 42.7% (масс.) исходного спирта для циклогексанола и до 26.6% (масс.) исходного спирта для изопропанола. Степень конверсии колеблется от 93.2% до 57.3% для циклогексанола и от 81.3% до 96.1% для изопропанола.

Основным недостатком данного катализатора является невысокая степень деструкции, т. е. исходный спирт разлагается не до простых соединений (CO₂ и H₂O), а превращается в соответствующий кетон. Кроме того, степень конверсии (превращения) не превышает 96.1% для изопропанола и 93.2% - для циклогексанола, т.е. в продуктах реакции остается исходный спирт.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение степени деструкции органических растворителей.

Технический результат достигается за счет того, что в качестве углеродного материала используют мезопористое углеродное волокно с содержанием мезопор 0.12 - 0.30 см³/г, а содержание металла в восстановленной форме, расположенного на внешней поверхности волокна и на внутренней поверхности пор волокна 2.1-5.0% (масс.). Причем в качестве металла в восстановленной форме используют, или медь, или хром, или серебро.

Использование углеродного материала, полученного на основе целлюлозы с определенным содержанием мезопор 0.12 - 0.3 см³/г (т.е. активированный материал) обеспечивает расположение закрепленного на волокне металла в восстановленной форме на внешней поверхности волокна и по внутренней поверхности пор волокна. При этом рентгеноструктурным анализом подтверждено, что металл в составе углеродного волокна закрепляется в восстановленной форме, т.е. в виде свободного металла. Равномерное расположение металла в восстановленной форме по всей поверхности волокна (по внешней поверхности волокна и по внутренней поверхности пор волокна) обеспечивает высокую степень деструкции органических соединений, а именно до простейших соединений CO₂ и H₂O и высокую степень конверсии, которая не снижается ниже 96.2% (масс.) Способ получения катализатора заключается в том, что берут 10 кг углеродного активированного материала на основе целлюлозы с содержанием мезопор 0.30 см³/г обрабатывают методом пропитки раствором соли K₂Cr₂O₇ с концентрацией 2% (масс.) при комнатной температуре в течение 30 минут при соотношении волокно : обрабатывающий раствор 1:200. Затем волокно выгружают из обрабатывающей ванны, отжимают на вальцах и сушат. Содержание хрома (VI) в полученном катализаторе 5.0% (масс.). Содержание хрома определяют по методике. Полученный катализатор используют для деструкции циклогексанола. Деструкцию проводят при температуре 350^oC при скорости потока 1.0 ч^-1. Продукты деструкции: CO₂ - 80% (масс.) и H₂O - 20% (масс.), циклогексанол - 0% (масс.). Разложение прошло полностью, степень конверсии составляет 100% (масс.).

Результаты проведения способа представлены в таблице.

Уменьшение содержания мезопор в волокне меньше 0.12 см³/г приводит к уменьшению степени деструкции и степени конверсии предлагаемого катализатора и является нецелесообразным.

Увеличение содержания мезопор выше 0.3 см³/г не приводит к улучшению технического результата и является нецелесообразным.

Уменьшение содержания металла в волокне ниже 2.1% (масс.) приводит к снижению степени деструкции и степени конверсии органических катализаторов.

Увеличение содержания металла в волокне выше 5.0% (масс.) нецелесообразно, так как не приводит к улучшению технического результата.

Формула изобретения

1. Катализатор деструкции органических растворителей, содержащий углеродный материал на основе целлюлозы и металл в восстановленной форме, отличающийся тем, что в качестве углеродного материала используют мезопористое углеродное волокно с содержанием мезопор 0,12 - 0,30 см³/г, а содержание металла, расположенного на внешней поверхности волокна и на внутренней поверхности пор волокна, составляет 2,1 - 5,0 мас.%.

2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве металла в восстановленной форме используют серебро.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3