ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Свойства носителей и методы их определения из "Глубокое каталитическое окисление органических веществ" Одной из наиболее важных характеристик носителей и катализаторов является пористость структуры, В литературе до последнего времени для характеристики пористости структуры использовали различную терминологию, что сильно затрудняло однозначное понимание обсуждаемого предмета и сопоставление результатов различных работ. В настоящее в земя странами СЭВ приняты унифицированные характеристики пористости структуры твердого тела. Носители и катализаторы различают по следующим параметрам 1) структуре 2) величине дисперсности частиц 3) размеру пор [9]. [c.22] По структуре носители могут быть разделены на три группы. [c.22] Размер пор определяют специальным ртутным поромером по объему ртути, вдавливаемой при повышенном давлении в поры носителя. [c.23] От размера пор и их числа зависит удельная поверхность носителя. Эта характеристика носителя имеет существенное значение для каталитической активности нанесенного катализатора. [c.23] Наиболее надежными методами определения поверхности являются методы, основанные на адсорбции газов. Для этих целей используют азот и инертные газы (аргон, криптон) адсорбцию проводят при низких температурах, как правило, при температуре кипения азота (-196°С). [c.23] Характерные изотермы адсорбции приведены на рис. 1. Для определения удельной поверхности надо знать количество молекул адсорбата, покрывающих монослоем всю поверхность носителя, тогда по методу БЭТ [10, 11] можно вычислить поверхность. Согласно этому методу на изотерме 2 необходимо выделить точку В, соответствующую монослою адсорбата. [c.23] При многослойном покрытии поверхности адсорбатом изотерма адсорбции оказывается более сложной (кривая 1), и нахождение точки В. встречает определенные трудности. [c.23] В последние годы большое распространение получили хроматографические методы определения поверхности, основанные на тепловой десорбции аргона. [c.23] Ко второму виду относятся создаваемые в последние годы, блочные (или монолитные) носители, представляющие компактное тело, пронизанное большим числом каналов (обычно параллельных). В поперечном сечении блоки напоминают пчелиные соты. К блочным носителям относятся катализаторы фирмы Гудри , представляющие набор фарфоровых стержней, скрепленных между собой с торцов фарфоровыми пластинками. К этому же виду носителей относятся металлические сетки. Основные преимущества монолитных носителей заключаются в существенном снижении гидродинамического сопротивления, улучшении теплообмена в реакторах, а также в уменьшении расхода катализатора за счет его истирания, особенно в автомобильных нейтрализаторах. [c.24] Основным недостатком монолитных носителей как силикатных, подвергающихся высоким температурам в процессе изготовления, так и металлических является малая поверхность (до 0,5 м /г). Общая поверхность сотовидных блоков может быть увеличена за счет уменьшения диаметра пор. Однако при этом резко увеличивается гидродинамическое сопротивленйе. Поэтому диаметр каналов должен составлять 1-2 мм. Увеличение свободного сечения блочного катализатора в реакторе достигается путем уменьшения толщины стенок между кана-. лами. В отдельных блоках их величина составляет 0,1- ,4 мм. При этом общая площадь свободного сечения может достигать 70% от общей площади сечения. Таким же путем увеличивается и поверхность металлических носителей. [c.24] Блочные и монолитные носители нашли применение в автомобильных нейтрализаторах. При использовании в них гранулированного катализатора в процессе эксплуатации в реакционной зоне, несмотря на начальную плотную упаковку катализатора, обязательно возникают пустоты вследствие разрушения зерен. Образование пустот в слое катализатора ведет к перемешиванию гранул катализатора, т.е. к дополнительному разрушению в результате истирания. [c.24] Оксид алюминия. Оксид алюминия наиболее часто используют в качестве носителя, особенно для катализаторов глубокого окисления. Обычно оксид алюминия получают термическим дегидратированием различных модификаций гидроксида алюминия. Структура и свойства носителя сильно зависят от его генезиса и в первую очередь от природы исходного гидроксида и режима его дегидратации. В химической литературе термином оксид алюминия обозначают большое число носителей, часто содержащих помимо А120э и значительные количества других химических соединений, таких, как вода и оксиды щелочных и щелочноземельных металлов [14]. [c.25] Удельная поверхность оксида алюминия сильно зависит от условий его получения и может составлять 500-600 м /г. Обычно используемый в промышленности оксид алюминия имеет удельную поверхность 100-200 м /г и средний радиус пор 2-4 нм. [c.26] На поверхности оксида алюминия имеются гидроксильные группы, количество которых зависит от условий предварительной термической обработки образца [15]. [c.26] Пористый кремнезем. К этому классу адсорбентов и носителей принадлежат силикагели сухой гель поликремневой кислоты и гидрогель-обводненный. На поверхности силикагеля, так же как и на поверхности оксида алюминия, находятся гидроксильные группы, которые способны вступать в реакцию и замещаться на различные органические и неорганические группы (например, этоксильные, фенильные, фтор и др.). В зависимости от природы заместителей поверхность приобретает гидрофильные или гидрофобные свойства. По пористости различают несколько видов силикагеля, например МСК и КСК-межо- и крупнопористый. силикагели (удельная поверхность 100-400 м /г) и аэросил (частицы этого силикагеля непористые). Их большая дисперсность обусловливает высокую удельную поверхность (150-300 м /г) [13]. [c.26] Цеолиты [16]-синтетические алюмосиликаты разной структуры и состава. Кристаллическая решетка цеолитов составлена из правильных тетраэдров, в центре которых находится атом кремния либо алюминия. Эти тетраэдры соединены таким образом, что образуют пространственные каркасы, в которых возникают полости в виде многоугольника строго определенного размера, соединенные между собой окнами также характерного для каждого цеолита размера (0,3-0,5 нм). Такая структура цеолита делает их способными проявлять свойства сит, поэтому их называют также молекулярными ситами. (Молекулы адсорбата проникают или задерживаются в окнах .) В состав цеолитов легко можно ввести различные металлы, на основании чего их стали использовать-как носители для катализаторов окисления. Удельная поверхность их очень высока — до 1000 м г. [c.26] Прокаливание носителей в процессе их приготовления осуществляется при 900-1100 °С, продолжительность выдерживания при максимальной температуре 15-30 мин. [c.27] Выще 900 °С происходит образование структуры кристоба-лита, а затем (выще 1000 °С) муллита. При использовании в ка честве выгорающей добавки больших количеств активного угля образование муллита и кристобалита задерживается. Увеличение времени и температуры прокаливания приводит к повышению прочности и увеличению среднего радиуса пор, но при этом уменьшается удельная поверхность. Изменяя состав исходной смеси и условия прокаливания, можно приготовить носители, имеющие удельную поверхность от 1 до 50 м /г, средний радиус пор от 10 до 25 нм, объем пор 0,1-0,7 см /кг, прочность на раздавливание от 5 до 100 МПа и прочность на истирание в эрлифте от 40 до 98%. [c.27] В последнее время в качестве носителей для катализаторов дожигания отходящих газов используют пористые металлические материалы типа нержавеющей стали, нихрома, титана и никеля. В этих носителях объем пор составляет 25-50%, а размер пор 4-6 нм. Интерес к этим носителям обусловлен их высокими прочностью [18], термостойкостью, теплопроводностью и пластичностью. [c.27] Вернуться к основной статье