Пористая структура адсорбентов и катализаторов

ПОРИСТАЯ СТРУКТУРА АДСОРБЕНТОВ И КАТАЛИЗАТОРОВ [c.174]

Одним из основных методов, используемым в настоящее время для исследования пористой структуры адсорбентов, является ртутная порометрия. Широкое применение этот метод нашел при выявлении оптимальных параметров технологических процессов получения адсорбентов, катализаторов и новых материалов с заданной пористой структурой. [c.191]

Рассмотренная модель является одним из приближений в описании строения пористых тел, однако и оно позволяет найти корреляционные зависимости между варьируемыми факторами в процессе синтеза катализаторов (адсорбентов) и характеристиками их пористой структуры, а следовательно, прогнозировать их свойства и оптимальную технологию синтеза, не прибегая к трудоемким экспериментальным исследованиям. [c.147]

Существующие адсорбционные методы определения структурных характеристик адсорбентов и катализаторов не учитывают химическую природу их поверхности. Между тем многочисленные работы [1—10] указывают на то, что химия поверхности адсорбента, наряду с его геометрической структурой, играет значительную роль в явлениях адсорбции. Изменение химической природы поверхности адсорбентов приводит к существенному изменению их адсорбционной способности не только по отношению к веществам, адсорбция которых является результатом электростатических взаимодействий, но и к веществам, адсорбирующимся только в результате дисперсионных взаимодействий. Поэтому при определении адсорбционными методами геометрических параметров пористой структуры адсорбентов нельзя не учитывать как химию их поверхности, так и химическую природу адсорбата, применяемого для определения параметров пористой структуры. [c.27]

Отличительная черта современного развития химической и нефтехимической промышленности — широкое применение адсорбентов и катализаторов. Наряду с химическим составом и природой поверхности, эффективность адсорбентов и катализаторов определяется их пористой структурой — размером пор и характером их распределения по радиусам. Так, при низких концентрациях веществ или малых размерах молекул адсорбата наиболее активен тонкопористый адсорбент с высокоразвитой поверхностью. Такой адсорбент применяют для осушки возду. ха и разделения веществ с малыми размерами молекул. Крупнопористый адсорбент обнаруживает более высокую адсорбционную способность при высоких концентрациях паров и по отношению к веществам с большими размерами молекул. Адсорбентами такой структуры пользуются при рекуперации парообразных веществ, концентрация которых в рекуперируемом воздухе достаточно велика, а также при адсорбции высокомолекулярных веществ. Успешное использование хроматографических методов для различных целей также зависит от характера пористости адсорбентов. [c.3]

Адсорбционные и каталитические свойства адсорбентов определяются в основном химическим состоянием их поверхности и характером пористости — величиной удельной поверхности 8, размерами пор г и распределением пор по радиусам (1и/(1г—г. Наиболее выгодному протеканию процесса отвечает определенная пористая структура адсорбента и катализатора. Успешное решение ряда теоретических и практических задач определяется подбором адсорбентов с наиболее подходяш ей пористой структурой. В связи с этим особую актуальность приобретает выяснение закономерностей формирования структуры и разработка методов синтеза сорбентов разной химической природы с заданными свойствами. [c.5]

Активные угли. Активные угли [33] применяются в промышленности кан адсорбенты для разделения и очистки веществ в газовой и жидкой фазах, в качестве катализаторов и носителей катализаторов, хемосорбентов и осушителей. Эффективное использование активного угля для решения той или иной производственной задачи возможно при соответствии его качества (пористая структура, природа поверхности, состав минеральной части, механическая прочность) условиям проведения технологического процесса. [c.390]

Возникает необходимость в более совершенных подходах к идентификации параметров пористой структуры катализаторов, установлению адекватных кинетических моделей адсорбции, определению оптимальных условий протекания процесса на зерне катализатора. Более совершенная стратегия принятия решений ориентирована на применение современных принципов автоматизации научных исследований в катализе, в частности на использование универсальной автоматизированной комбинированной установки для изучения свойств адсорбентов и катализаторов, рассматриваемых в гл. 4. [c.163]

Таким образом, рассмотренный подход к проведению каталитических исследований открывает новые возможности при изучении катализаторов и адсорбентов, ибо позволяет при небольших затратах времени определить модели пористой структуры и модели кинетики адсорбции, а также оценить с необходимой точностью параметры последних. [c.168]

Способы регулирования пористой структуры носителя. Методы создания требуемой пористой структуры разрабатывались преимущественно для низкотемпературных катализаторов и адсорбентов. В наших работах мы обращали внимание на недопустимость механического переноса на высокотемпературные носители известных приемов регулирования пористой структуры высокодисперсных твердых [c.86]

Наиболее распространенными системами среди адсорбентов (носителей) и катализаторов являются двухкомпонентные системы на основе кремниевой кислоты и гидроксида какого-либо металла. На пористую структуру таких смесей оказывают влияние как факторы, воздействующие на индивидуальные оксиды, так и ряд дополнительных, а именно состав смеси, воздействие друг на друга гидроксидов в процессах созревания и обезвоживания. Совместное осаждение приводит к изменению размера глобул, а, следовательно, к изменению характера пористости и значения удельной площади поверхности смешанной системы. При осаждении бинарных систем, одним из компонентов которых является 5102, а другим — гидроксид металла, кристаллизующийся со временем, защитное действие оказывает кремнезем, препятствующий кристаллизации [65]. Бинарные оксидные системы, например алюмосиликагели, применяют в качестве катализаторов процессов химической и нефтеперерабатывающей промышленности [2, 43, 51 ]. [c.78]

Специфические требования в отношении структуры предъявляются и к катализаторам, производительность и избирательность которых в значительной мере связаны с характером пористости. При низкой температуре активны катализаторы с порами малых размеров. При высоких температурах наилучшие результаты дают катализаторы смешанной структуры, у которых наряду с тонкими порами имеется достаточное Количество крупных пор. В связи с этим очевидно, что рациональное использование адсорбентов и катализаторов непосредственно связано с Проблемой целенаправленного регулирования их пористой структуры. [c.3]

В ней критически рассмотрены вопросы определения удельной поверхности и структуры пор адсорбентов, катализаторов и других высокодисперсных пористых материалов, в частности носителей для газовой хроматографии. [c.4]

В огромном числе публикаций приводятся данные об удельной поверхности, объеме и размере пор и их распределении для многих адсорбентов и катализаторов. Характеристика дисперсных и пористых тел через численные значения этих параметров, введенная несколько десятилетий назад, сыграла свою положительную роль и во многих случаях дала возможность четко разделить влияние геометрии и химии поверхности на поведение адсорбентов и катализаторов. Однако известная формальность такой характеристики ограничивает дальнейшее развитие науки о дисперсных и пористых телах и ее приложений. Эту формальность усиливает почти исключительное применение лишь одной модели цилиндрических пор. С позиций такого описания трудно понять механизм образования пористости в том или ином конкретном случае, а значит и построить теорию направленного синтеза пористых тел также трудно понять механизм старения и изменений, вызванных разного рода воздействиями (химическими, механическими, термическими и гидротермальными). Теория прочности дисперсных материалов не может быть создана без данных об их строении. Определение оптимальной пористости структуры катализаторов и ее реализация в промышленных процессах также требуют точных знаний о геометрии пористого тела. [c.7]

Метод математического моделирования пористых структур [2] дает возможность произвести качественную и количественную оценку граничного эффекта для адсорбентов и катализаторов различной формы в функции плотности структуры. Поскольку моделирование ведется в относительных единицах, его результаты применимы для макро- и микросистем. Для малых плотностей заполнения, когда с достаточной точностью можно считать распределение центров масс глобул (или каталитических центров в катализаторах с наполнителем) равномерным, граничный эффект можно оценить граничным слоем, где эти центры отсутствуют. Так, для упаковок равных сфер этот слой определяется их радиусом. [c.73]

Величина поверхности — одна из главных, но не единственная характеристика сорбционных и каталитических свойств твердого тела, тем более что она функционально связана с его пористостью, определяющей доступность поверхности для адсорбирующихся молекул. Для обеспечения максимального протекания процесса желательно иметь адсорбент или катализатор такой пористой структуры, которая при заданных условиях опыта не создавала бы затруднений диффузии реагентов внутрь пор и отводу продуктов реакции в объемную газообразную фазу. Поэтому, чтобы предсказать размер пор, необходимый для достижения определенной активности твердого тела, нужно создать модель его пористой структуры, а затем рассмотреть вопрос о влиянии различных факторов на кинетику сорбционного процесса и химических реакций и лишь после этого наметить пути улучшения его активности и селективности. [c.41]

Ко второму классу могут быть отнесены пористые структуры с более или менее четко выраженной поверхностью раздела, образованной твердой фазой. В частном случае стенками пор могут слун<ить отдельные частицы, в том числе кристаллиты. Как правило, это системы относительно крупнопористые, т. е. системы, у которых размеры пор существенно больше расстояний между атомами твердой фазы. Подобного рода структуры характерны для многих катализаторов и адсорбентов, в том числе и для вторичной пористой структуры гранулированных цеолитов. [c.199]

Полученные результаты свидетельствуют о больших преимуществах комплексного исследования пористой структуры адсорбционным и электронно-микроскопическим методами, поскольку такое исследование позволяет наряду с такими характеристиками адсорбента и катализатора, как величина удельной поверхности, распределение объема пор по их эффективным диаметрам, получать более конкретные сведения о строении скелета и форме его пор. [c.51]

За последние годы в области изучения структуры высокодисперсных и пористых тел появилось много интересных работ, значительно расширивших наши представления о свойствах и строении данных материалов. Несмотря на это, нам хочется подчеркнуть то обстоятельство, что ряд проблем, связанных со структурными особенностями адсорбентов, катализаторов и методами их идентификации, нуждается не только в уточнении, но и в дальнейшем развитии. [c.3]

Из этого далеко не полного перечня областей применения адсорбции очевидно, что для успешного осуществления указанных процессов адсорбент должен обладать комплексом свойств развитой удельной поверхностью, иметь соответствующую структуру, сорбционную емкость и обладать определенной химической природой поверхности. Например, для очистки масел, примеси которых обладают большим размером молекул, наиболее эффективны крупнопористые адсорбенты, в то время как в случае глубокой осушки газов лучший эффект достигается на мелкопористых адсорбентах и т. д. Иначе говоря, каждый адсорбционный или каталитический процесс в зависимости от факторов, лимитирующих протекание той или иной его стадии, требует адсорбент (катализатор) строго заданной природы и структуры. Поэтому детальное определение параметров структуры пористых тел— залог эффективного их использования при решении конкретной адсорбционной задачи. [c.33]

Решение данных вопросов в значительной степени облегчается правильным выбором модели пористой структуры, которая для глобулярных веществ определяется в основном различием в упаковке первичных частиц. Поры в таких адсорбентах и катализаторах представляют зазоры между частицами скелета и зависят от числа взаимных касаний, формы и размера частиц [60, 61]. [c.41]

Современное изучение адсорбционных и каталитических свойств твердых пористых тел немыслимо без знания площади их поверхности и внутренней структуры. Эти показатели с точки зрения физической адсорбции и каталитических процессов наряду с химической природой поверхности являются наиболее важными характеристиками адсорбентов и катализаторов. Во-первых, величина удельной поверхности определяет количество вещества, адсорбируемого единицей массы адсорбента, дает необходимые сведения о характере адсорбционного процесса, о наличии моно- или полимолекулярно-адсорбцион-иых слоев, позволяет сравнить результаты теоретических вычислений адсорбции, поверхностной энергии, работы и теплоты адсорбции с экспериментальными данными и целым рядом других факторов, тесно связанных с применением адсорбентов (катализаторов) в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Во-вторых, удельная поверхность и структура адсорбентов дают возможность глубже понять механизм адсорбции и гетерогенных каталитических реакций, протекающих на поверхности и в объеме адсорбента (катализатора), позволяют судить о количестве и протяжспности активных центров, а также о кинетике и избирательности сорбционного и каталитического процессов. [c.102]

Для относительно однороднопористых адсорбентов величины г, определенные из кривой распределения объема пор по размерам и рассчитанные независимым методом по формуле (6.12), близки и обладают высокой степенью достоверности. В случае неоднородной структуры ошибка при расчете среднего радиуса с помощью соотношения 2 /5, как показал Эверет [42], не превышает 10%- При этом следует заметить, что соотношение между объемом пор и величиной поверхности относительно и зависит от точности У и 5, оценка которых допускает некоторый элемент произвольности, связанный как с выбором на изотерме точки, соответствующей полному заполнению пор, так и с определением емкости монослоя. Кроме того, найденное геометрически отношение 2У/5 не дает возможности охарактеризовать специфику пористой структуры и точно определить геометрию пор. Тем не менее, если допустить, что полученная таким образом величина — средний эффективный радиус пор, то модель пор окажется не слишком плохой по сравнению с решением этой задачи по данным определения скоростей химических реакций в пористых катализаторах. [c.187]

Внутренняя структура адсорбентов и катализаторов, как уже упоминалось, ответственна за скорость процессов, протекающих на их поверхности, кинетику установления сорбционных равновесий, эффективность каталитических реакций, избирательность сорбции и т. д. Короче говоря, структурный фактор, особенно в условиях динамического опыта, играет одну из главных ролей, связанных с явлением диффузии молекул реагирующего вещества к внутренней поверхности твердого тела [79—85]. При этом влияние структуры дифференцированно крупные поры, обладая незначительной удельной поверхностью, выполняют главным образом роль транспортных каналов, по которым обеспечивается доставка реагирующих молекул к внутренним слоям пористого тела и отвод продуктов реакций (в случае гетерогенных каталитических процессов) в объемную жидкую или газообразную фазу. Перенос реагирующих веществ к внутренней поверхности зерен катализатора, как показано выше, осуществляется путем диффузии и оказывает большое влияние на протекание контактных процессов. Если диаметр пор превышает среднюю длину свободного пробега молекул (около 10- см при атмосферном давлении), в порах происходит нормальная диффузия в соответствии с уравнением [c.221]

Из общих соображений ясно, что скорость гетерогенной каталитической реакции зависит от величины общей поверхности катализатора. После широкого внедрения методов измерения поверхности адсорбентов и определения пористой структуры катализаторов выяснилось, что с этим может быть связан ряд довольно тонких эффектов, когда изменения энергии активации и даже селективно- [c.9]

Комаров В. С., Дубницкая И. Б. Физико-химические основы регулирования пористой структуры адсорбентов и катализаторов.-Минск Наука и техника, 1981. 336 с. ил. [c.138]

По данным таблицы, отклонения от уравнения Кельвина являются существенными, его применение для анализа пористых структур адсорбентов и катализаторов нельзя считать корректным. Наглядной иллюстрацией также служит рис. 1П-6 и П1-7 работы [3], на которых изображены профиль мениска и изотерма десорбции азота из щелевидной поры по классической схеме, т. е. в соответствии с уравнением Кельвина, и рассчитанные по уравнениям (1) — (3). Опорожнение поры по Кельвину происходит при р ра = 0,46, а в соответствии с уравнением (1) — при р р = 0,59. Изотермы десорбции наглядно передают различие в характере опорожне ния щелевидных пор. [c.206]

В последнее время в теоретических и экспериментальных исследованиях внутреннего переноса в пористых катализаторах и адсорбентах авторы все чаще отходят от традиционного квазпгомогенного представления пористого тела [1—15]. Намечается очевидная тенденция учитывать особенности пористой структуры реальных катализаторов и адсорбентов. Для формованных синтетических цеолитов, широко применяемых в адсорбции и катализе, так же как и для ряда других катализаторов, микропористых углеродных адсорбентов и ионообменных смол такая особенность заключается в наличии двух существенно различающихся по свойствам систем пор микропор (или адсорбирующих пор) кристаллов цеолитов и мезо- и макройгор (транспортных нор), образованных зазорами между контактирующими кристаллами. Несколько упрощенная модель таких бипористых адсорбентов представлена на рис. 1. [c.164]

М. М. Дубинин (СССР). Представления о пористой структуре адсорбентов и катализаторов важны как для адсорбционных, так и для каталитических процессов. Если в катализе пористая структура катализаторов в основном определяет внутридиффузиопный перенос реагирующих веществ, то в случае адсорбции ее параметры имеют решающее значение не только для переноса адсорбирующих веществ, но и для величин адсорбции или соответственно капиллярной конденсации паров и их зависимости от равновесного давления и температуры. [c.105]

Между пористой структурой адсорбентов и катализаторов нет принципиального различия. В общем случае адсорбенты и катализаторы характеризуются полимодальным распределением объема пор по эффективным линейным размерам или радиусам. С этой точки зрения, целесообразно классифицировать поры на разновидности, а именно макропоры с эффективными радиусами, превышающие 1000—2000 А, переходные поры с интервалом радиусов от 15—16 А до 1000—2000 А и микропоры с эффективными радиусами меньшими 15—16 А. Эта классификация соответствует механизму адсорбционных и капиллярных явлений, слулсащих для определения параметров этих разновидностей пор (адсорбция, капиллярная конденсация и вдавливание ртути), и является наиболее естественной. [c.105]

Отражено современное состояние исследований свойств воды в дисперсных материалах и пористых телах (природные дисперсные системы, продукты химической технологии, биологические объекты). Изучение структуры и свойств воды в тонких слоях, пленках и порах имеет важное прикладное значение (при получении адсорбентов, катализаторов, наполнителей для композиционных материалов, создании стабилизаторов буровых растворов для управления флотацией и капиллярной пропиткой, а также прочностью горных пород и процессами структурообра-зования в пористых телах). [c.2]

Изложенный подход активной идентификации и его реализация в системе гибкого автоматизированного эксперимента показали высокую эффективность при оценке параметров адсорбционных моделей и моделей пористой структуры для широкого класса адсорбантов, катализаторов и адсорбентов [9, 24, 69]. [c.218]

Второй метод получения высокоднсперсных пористых адсорбентов и катализаторов заключается в обработке крупнопористых материалов агрессивными газами или жидкостями. При такой обработке получаются пористые тела губчатой структуры. Этим методом получают активные угли (пористые углеродные адсорбенты) из различного сырья — каменного угля, торфа, дерева, животных костей, ореховых косточек и др. Из этих материалов сначала удаляют летучие вещества при нагревании без доступа воздуха, в результате чего образуется крупнопористая структура угля, затем активируют уголь путем окисления газом (О2, СО2), водяным паром или обработкой химическими реагентами. [c.130]

Такие образцы могут найти широкое применение в качестве катализаторов и носителей каталитически активных веществ. Метод вытеснения воды органической жидкостью с успехом использован для получения широкого набора пористых структур других гидрофильных адсорбентов (титаносиликагелей, титаногелей, алюмосиликагелей, фер-ригелей, гелей гидроокисей никеля и магния) [204, 205, 208, 209]. Благодаря этому представилась возможность проведения систематических исследований по изучению роли геометрической структуры катализаторов и носителей в каталитическом процессе. Впервые осуществлен безавтоклавный способ получения аэрогеля [184, 199], представляющего собой ценный теплоизоляционный материал. [c.87]

Метод формирования пористых структур из ксерогелей при помощи связующих приобретает большой интерес в связи с возможностью конструирования весьма эффективных в катализе бидисперсных структур катализаторов и носителей и, с другой стороны, как способ придания силикагелю водоустойчивости. Применение этого метода еще связывают с изысканием путей управления механическими свойствами контактов и адсорбентов — прочностью и износостойкостью зерен. Метод состоит в склеивании частиц заданного размера, обладающих внутренней пористостью,, с помощью связующих. При этом размолотый силикагель определенного гранулометрического состава смешивают со-связующим вручную, затем на вальцах и, наконец, в смесителе до получения однородной эластичной массы. Пасту формуют и сушат. Впервые применили этот метод для формирования бидисперсных структур Дзисько с сотрудниками [2431. Они использовали в качестве связующих для склеивания частиц адсорбента гидрогель 8102 и силикат калия. Ими установлено, что введение в гидрогель, частиц размолотого слликагеля (размером 500—100 мк) [c.105]

В настоящее время разработан целый ряд газохроматографических методов определения удельной поверхности по измерению удельных удерживаемых объемов [26—28], использованию выходной хроматограммы для расчета изотермы [28] и методу тепловой десорбпии [29—36]. Последний из них получил наиболее широкое признание вследствие большой точности и возможности применения его для изучения адсорбентов и катализаторов любой пористой структуры. Указанные методы имеют ряд существенных преимуществ перед статическими методами. Они не связаны с вакуумной аппаратурой, проще в эксплуатации, обладают высокой чувствительностью, позволяющей определять малые величины адсорбции, что крайне необходимо при измерении части поверхности сложных катализаторов [37], определении количества и силы кислотных центров поверхности [38—40] и т. д. Однако использование этих методов исследования, в равной степени как и перечисленных выше, не позволяет определять внутреннюю структуру пористых тел — характеристику, не менее важную, чем удельная поверхность. [c.103]

Описаны и более простые, но, очевидно, менее точные методы иссле до1вания пористой структуры катализаторов [20, стр. 487], основанные на измерении скорости поднятия жидкости по капиллярам зерна, на увеличении массы образца при пропитке его жидкостью, на воссоздании полной структуры пор путем пропитки образца мономером с последующей полимеризацией мономера и растворением адсорбента. [c.166]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология