DE2521924A1 - CATALYST FOR DEUTERIUM ENRICHMENT AND ITS PRODUCTION AND APPLICATION - Google Patents

CATALYST FOR DEUTERIUM ENRICHMENT AND ITS PRODUCTION AND APPLICATION

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DE2521924A1 DE19752521924 DE2521924A DE2521924A1 DE 2521924 A1 DE2521924 A1 DE 2521924A1 DE 19752521924 DE19752521924 DE 19752521924 DE 2521924 A DE2521924 A DE 2521924A DE 2521924 A1 DE2521924 A1 DE 2521924A1
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Description

Ing. Walter AbitzIng.Walter Abitz

Dr. Dieter F, Morf l6* Mai 1975 Dr. Dieter F, Morf 16 * May 1975

Dr. Hans-A P-το B-1137 Dr. Hans-A P-το B - 1137

ENGELHARD MINERALS & CHEMICALS CORPORATION 430 Mountain Avenue, Murray Hill, New Jersey 07974, V.St.A.ENGELHARD MINERALS & CHEMICALS CORPORATION 430 Mountain Avenue, Murray Hill, New Jersey 07974, V.St.A.

Katalysator zur Deuteriumanreicherung und seine Herstellung und AnwendungDeuterium enrichment catalyst and its manufacture and use

Deuterium, das beständige Wasserstoff-Isotop mit der Masse 2, tritt in natürlich vorkommendem Wasserstoff, in Wasser und in anderen wasserstoffhaltigen Verbindungen mit im Durchschnitt 0,015 Mol% auf. Deuterium ist von Interesse für die Forschung zur Markierung bei biologischen Prozessen und chemischen Reaktionen, aber der weitaus grösste Bedarf an Deuterium besteht in Form von schwerem Wasser, D2O, als Moderator für Kernreaktoren. Deuterium, the persistent hydrogen isotope with mass 2, occurs in naturally occurring hydrogen, in water, and in other hydrogen-containing compounds with an average of 0.015 mol%. Deuterium is of interest for research for marking in biological processes and chemical reactions, but there is by far the greatest need for deuterium in the form of heavy water, D2O, as a moderator for nuclear reactors.

Bei älteren Verfahren zur Herstellung schweren Wassers erfolgte ein chemischer Austausch zwischen Wasserstoff und Wasserdampf oder eine Vakuumdestillation von Wasser zur Anfangstrennung, woran sich eine Elektrolyse zur Endkonzentrierung anschloss. Danach ist ein effizienterer Prozess mit Doppeltemperaturaustausch von Deuterium zwischen Schwefelwasserstoff und Wasser in grossem Umfang angewandt worden.In older methods of producing heavy water, there was a chemical exchange between hydrogen and water vapor or vacuum distillation of water for initial separation, followed by electrolysis for final concentration. Then there is a more efficient process with double temperature exchange of deuterium between hydrogen sulfide and water has been used extensively.

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Bei der Wahl eines speziellen Isotopentrennprozesses muss zwischen der Anreicherung einiger Gramm eines unüblichen Isotopes und der Produktion eines Isotopes für technische Zwecke in der Grossenordnung vieler Tonnen unterschieden werden. Im erstgenannten Fall ist das Hauptgewicht auf die Wahl eines Prozesses zu legen, der eine möglichst weitgehende Trennung in einer Einzelapparatur ergibt, wobei wirtschaftliche Erwägungen oder der Energieverbrauch sekundär sind. Bei der grosstechnischen Produktion von Deuterium jedoch ist eine weitgehende Anreicherung je Apparatureinheit nur von sekundärer Bedeutung. Von überragender Wichtigkeit sind hier die Effizienz und Reversibilität des Prozesses, d. h. die Arbeitskosten bezüglich des Energiebedarfs wie auch der Kapitalinvestition. Ein für die erste Verfahrensweise typischer Prozess ist die Elektrolyse von Wasser, ein Prozess, der kostspielig sein kann, wenn er zur Erzeugung grosser Mengen an schwerem Wasser herangezogen wird und wenn wohlfeile hydroelektrische Energie nicht verfügbar ist. Für die zweite Verfahrensweise ist der reversible Prozess des chemischen E^S/HpO-Austauschs beispielhaft, bei dem nicht nur der Trennfaktor relativ klein ist, sondern der durch die Anwendung einer Doppeltemperaturanordnung gewollt auf einen noch kleineren Anreicherungsfaktor ausgelegt ist, um zu einer weniger kostspieligen Methode des Materialrefluxes innerhalb des Prozesses zu gelangen.When choosing a specific isotope separation process, one must choose between the enrichment of a few grams of an unusual isotope and the production of an isotope for technical purposes in the Order of magnitude of many tons can be distinguished. In the former Case, the main emphasis should be placed on the choice of a process that allows the greatest possible separation in one Single apparatus results, with economic considerations or energy consumption being secondary. With the large-scale For the production of deuterium, however, an extensive enrichment per unit of equipment is only of secondary importance. from The efficiency and reversibility of the process are of paramount importance here; H. the labor costs related to the Energy demand as well as capital investment. A typical process for the first procedure is electrolysis of water, a process that can be costly when used to generate large quantities of heavy water and when cheap hydroelectric energy is not available. For the second procedure, the one is reversible Process of chemical E ^ S / HpO exchange exemplified in which not only is the separation factor relatively small, but the one intentionally applied to one by applying a double temperature arrangement Even smaller enrichment factor is designed to result in a less costly method of material reflux within of the process.

Bei dem obengenannten Elektrolyseprozess verläuft die Voranreicherung 'unter einem Wasserdampf/Wasserstoff-Austausch. Diese Arbeitsweise ist für den grosstechnischen Masstab wirtschaftlich nicht attraktiv gewesen, da nur die Katalysatoren ein erfolgreiches Arbeiten erlaubt haben, die in der Dampfphase arbeiteten. Der Trennfaktor nimmt aber mit abnehmender Temperatur zu, so dass man vorzugsweise bei möglichst niedriger Temperatur arbeitet, was somit die Flüssigphase begünstigt. Wenn diese Katalysatoren zusammen mit flüssigem Wasser Anwendung finden, unterliegen sie in dem Verfahren im grossen Umfang Vergiftung oder Inaktivierung. Es ist daher beträchtliche Mühe darauf verwendet worden, einen Flüssigphase-Katalysator für den AustauschIn the above-mentioned electrolysis process, the pre-enrichment takes place 'under a water vapor / hydrogen exchange. These The way of working has not been economically attractive for the industrial scale, since only the catalysts are successful Have allowed work that worked in the vapor phase. The separation factor increases with decreasing temperature to, so that one works preferably at the lowest possible temperature, which thus favors the liquid phase. If those If catalysts are used together with liquid water, they are subject to large-scale poisoning in the process or inactivation. Considerable effort has therefore been devoted to a liquid phase exchange catalyst

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von Deuterium mit Wasser zu entwickeln.of deuterium to evolve with water.

Ein Beispiel für eine Annäherung an das Problem der Anreicherung von Wasser mit Deuterium besteht darin, den Katalysator mit einem Verschlussmittel, das wasserdampf- und wasserstoffgasdurchlässig ist, in der Auswirkung wasserdicht zu machen (CA-PS 907 292). Wie in jener Patentschrift beschrieben, wird der Katalysator mit einem hydrophoben Polymeren verschlossen, wie einem Polyalkylsilicon, Polytetrafluoräthylen, Polyäthylen, Polypropylen oder dergleichen Polymeren, wobei ein Siloxanpolymeres bevorzugt wird. Für diese Entwicklung sind zwei Hauptpunkte kennzeichnend: 1. wird das hydrophobe Polymerverschlussmittel direkt auf einen Katalysatorträger aufgetragen, auf den schon ein katalytisches Material aufgebracht worden ist, 2. treten die Teilchen des hydrophoben Polymerverschlussmittels in die Poren eines Katalysators ein und lagern sich auf der Porenoberfläche ab. Wie sich gezeigt hat, ist der Wirkungsgrad oder die relative spezifische Aktivität dieser Katalysatoren für grosstechnisches, wirtschaftliches Arbeiten nicht hoch genug.An example of an approach to the problem of the enrichment of water with deuterium is to use the catalyst a closure means that is permeable to water vapor and hydrogen gas is to make the effect waterproof (CA-PS 907 292). As described in that patent specification, the catalyst sealed with a hydrophobic polymer, such as a polyalkyl silicone, polytetrafluoroethylene, polyethylene, Polypropylene or like polymers, with a siloxane polymer being preferred. There are two for this development Characterizing main points: 1. Becomes the hydrophobic polymer sealant applied directly to a catalyst carrier to which a catalytic material has already been applied, 2. The particles of the hydrophobic polymer sealing agent enter the pores of a catalyst and are deposited the pore surface. As has been shown, the efficiency or the relative specific activity of these catalysts is not high enough for large-scale, economical work.

Die vorliegende Erfindung stellt einen verbesserten Katalysator zur Durchführung der Anreicherung von Wasser mit Deuterium zur Verfügung und macht ferner ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Deuteriumerzeugung verfügbar. Diese .und weitere Vorteile und Zweckangaben der Erfindung ergeben sich näher aus der folgenden Beschreibung.The present invention provides an improved catalyst for effecting the enrichment of water with deuterium And also provides an improved method of making a catalyst for the production of deuterium. These and other advantages and details of the invention will become apparent from the following description.

Die Erfindung ist auf einen Katalysator zur Förderung der Deuteriumanreicherung des Wassers gerichtet. Der Katalysator enthält als aktives Element ein Edelmetall der Gruppe VIII des Periodensystems, wie Platin. Das Platin wird als eine geeignete Form für den Einsatz bei diesem Verfahren auf Kohlenstoff aufgebracht. Der Platin-Kohlenstoff wird von einem inerten Trägermaterial, wie Aluminiumoxid, getragen. Wie sich gezeigt hat, kann ein wirksamer Katalysator hergestellt werden, indem man ein hydrophobes Polymeres, wie Polytetrafluoräthylen, verwen-The invention is directed to a catalyst for promoting deuterium enrichment of the water directed. The catalyst contains a noble metal from group VIII of the periodic table as an active element, like platinum. The platinum is deposited on carbon as a suitable mold for use in this process. The platinum carbon is supported on an inert support material such as alumina. As has been shown an effective catalyst can be made by using a hydrophobic polymer such as polytetrafluoroethylene

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det, das direkt auf den inerten Träger aufgetragen wird, worauf der Platin-Kohlenstoff, in eine Emulsion von hydrophobem PoIymerem eingemischt, wie in eine PoIytetrafluoräthylen-Emulsion, hinzugefügt wird. Der inerte Träger und der Platin-Kohlenstoff werden durch diese Arbeitsweise überzogen, um Wasser daran zu hindern, in die Poren des Trägers oder des Kohlenstoffs zu gelangen.det, which is applied directly to the inert support, whereupon the platinum-carbon, in an emulsion of hydrophobic polymer mixed in, like in a polytetrafluoroethylene emulsion, will be added. The inert carrier and the platinum carbon are coated by this procedure to add water thereto prevent getting into the pores of the carrier or the carbon.

Wie sich weiter gezeigt hat, ist ein besonders wirksamer Katalysator erhältlich, indem man die Menge und die Art der Verteilung des Platins in dem Katalysator stark lenkt.As has been further shown, is a particularly effective catalyst obtainable by strongly controlling the amount and manner of distribution of the platinum in the catalyst.

Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung wird zuerst ein inerter Katalysatorträger mit einem hydrophoben Polymeren, wie Polytetrafluorethylen, überzogen, worauf man trocknet und calciniert. Weiter wird ein Edelmetall, wie Platin, auf Kohlenstoff verteilt bzw. dispergiert, den man dann mit einer Polytetrafluoräthylen-Suspension aufschlämmt. Dann wird der inerte Träger mit der Suspension überzogen und hierauf getrocknet und calciniert. Bei dieser Arbeitsweise dient das Polytetrafluoräthylen als Bindemittel für die Platin-Kohlenstoff-Teilchen wie auch als Verschluss- oder Dichtungsmittel, das eine Berührung der katalytischen Platin-Kohlenstoff-Oberfläche durch flüssiges Wasser verhindert. Die relativen Grossen der Kohlenstoffporen und der zweiten Polytetrafluoräthylen-Emulsion werden so gewählt, dass nicht ein Eintreten der Polytetrafluoräthylen-Emulsion in die Poren der Kohlenstoffteilchen, sondern Überziehen des Kohlenstoffs erhalten wird.In the method according to the invention, an inert one is used first Catalyst support with a hydrophobic polymer, such as polytetrafluoroethylene, coated, whereupon it is dried and calcined. Next is a precious metal, like platinum, on carbon distributed or dispersed, which you then with a polytetrafluoroethylene suspension slurries. The inert support is then coated with the suspension and then dried and calcined. The polytetrafluoroethylene is used in this mode of operation as a binder for the platinum-carbon particles as well as a closure or sealing agent, the one Liquid water prevents contact with the catalytic platinum-carbon surface. The relative sizes of the carbon pores and the second polytetrafluoroethylene emulsion are selected so that the polytetrafluoroethylene emulsion does not occur into the pores of the carbon particles, but rather coating of carbon is obtained.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sich die Grosse des inerten Trägers durch Verwendung von Pellets, Kügelchen oder jeglichen anderen Formen variieren und durch Maximierung von Grosse und Form des Trägers im Sinne einer Minimierung von Flutung in der Deuteriumaustauschsäule variieren lässt.An advantage of the invention is that the size of the inert carrier by using pellets, beads, or any other shape, and by maximizing it of the size and shape of the carrier in the sense of minimizing flooding in the deuterium exchange column can be varied.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sie ein Optimieren sowohl des Verhältnisses von Platin zu KohlenstoffAnother advantage of the invention is that it optimizes both the platinum to carbon ratio

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als auch der Menge an Kohlenstoff-Platin in Bezug auf diejenige des inerten Trägers zur Lenkung der Katalysatoraktivitat erleichtert. Z. B. könnte man, wenn ein Katalysator mit einer Platin-Beladung von 1 % gewünscht wird, 1 g Platin auf 1 g Kohlenstoff dispergieren und dann diese Mischung auf 98 g inerten Träger aufgeben. Da jedoch das Verhältnis von Platin zu Kohlenstoff einen so hohen Wert hat, wird die Platindispergierung sehr schlecht und die Katalysatoraktivität gering. Andererseits kann man 1 g Platin auf 10 g Kohlenstoff dispergieren und dann diese Mischung auf 89 g inerten Träger aufgeben. In diesem Fall ist durch die erheblich herabgesetzte Platinbeladung auf dem Kohlenstoff die Dispergierung verbessert und die katalytische Endaktivität der in dem vorhergehenden Beispiel erhaltenen weit überlegen.as well as the amount of carbon-platinum in relation to that of the inert support for directing the catalyst activity. For example, if a catalyst with a platinum loading of 1 % is desired, one could disperse 1 g of platinum on 1 g of carbon and then apply this mixture to 98 g of inert support. However, since the ratio of platinum to carbon is so high, the platinum dispersion becomes very poor and the catalyst activity becomes poor. On the other hand, 1 g of platinum can be dispersed on 10 g of carbon and then this mixture can be applied to 89 g of inert support. In this case, the significantly reduced platinum loading on the carbon improves the dispersion and the final catalytic activity is far superior to that obtained in the previous example.

Beim Einsatz des Platin-Kohlenstoff-Katalysators gemäss der Erfindung kann man diesen auf einem zweckentsprechenden Träger, z. B. aus porösem, gesintertem Glas oder Metall, in einer Säule oder Kolonne in einer Schicht anordnen. Durch die Säule werden dann flüssiges Wasser und Wasserstoffgas im Gegenstrom zueinander geleitet, so dass das flüssige Wasser und Wasserstoffgas miteinander und mit dem Katalysator in Kontakt gebracht werden.When using the platinum-carbon catalyst according to the Invention you can put this on an appropriate carrier, for. B. made of porous, sintered glass or metal, in a column or arrange column in a layer. Liquid water and hydrogen gas then flow through the column in countercurrent to one another passed so that the liquid water and hydrogen gas are brought into contact with each other and with the catalyst.

Der Katalysator wird vorzugsweise von einem relativ inerten Träger in Form mindestens eines Materials aus der Gruppe Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Siliciumdioxid, Kieselgel, Chromoxid, Molybdänoxid, Oxid höherwertigen Wolframs (Tungstic Oxide), Nickeloxid und Kieselgur gebildet. Der bevorzugte Träger ist a-Aluminiumoxid, das in einer breiten Vielfalt von Formen, Grossen und Strukturen zur Verfügung steht.The catalyst is preferably supported on a relatively inert support in the form of at least one material selected from the group Aluminum oxide, magnesium oxide, silicon dioxide, silica gel, chromium oxide, molybdenum oxide, oxide of higher quality tungsten (Tungstic Oxide), Nickel oxide and diatomaceous earth are formed. The preferred carrier is alpha-alumina, which comes in a wide variety of shapes, sizes and structures is available.

Die inerten Träger liegen zweckmässig in pelletisierter, granulärer oder extrudierter Form oder in Form auf andere Weise geformter Körper, wie Berl-Sattelkörper, vor. Der inerte Katalysatortrager hat eine Oberfläche von unter 5 m /g» vorzugsweise von unter 2 m /g, um eine unangemessene Absorption von Wasser auf der Katalysatoroberfläche zu vermeiden.The inert carriers are conveniently in the form of pelletized, granular ones or extruded form or in the form of bodies shaped in some other way, such as Berl saddle bodies. The inert catalyst carrier has a surface area of less than 5 m / g »preferably below 2 m / g in order to avoid undue absorption of water on the catalyst surface.

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Der inerte Träger» wie in Kugelform, wird mit einer Polytetrafluorathylen-Emulsion vermischt bzw. in dieser getränkt, ablaufen gelassen, in einem Luftstrom bei Bedingungen getrocknet, welche die Sphäroide ständig in Bewegung halten, und dann bei einer Temperatur von etwa 350° C calciniert. Die eingesetzte Polytetrafluoräthylen-Menge beträgt etwa 2 bis 20 Gew.%, vorzugsweise 5 bis 15 % vom Gewicht der Sphäroide; diese Menge genügt, um die Oberfläche mit einem kontinuierlichen Film zu bedecken.The inert carrier, as in spherical form, is coated with a polytetrafluoroethylene emulsion mixed or soaked in this, allowed to drain, dried in a stream of air at conditions which keep the spheroids constantly in motion, and then calcined at a temperature of about 350 ° C. The used Polytetrafluoroethylene amount is about 2 to 20 wt.%, preferably 5 to 15% by weight of the spheroids; this quantity is enough to cover the surface with a continuous film.

Das katalytische Material ist mindestens ein Metall aus der Gruppe VIII des Periodensystems, insbesondere Platin, Palladium, Nickel, Iridium und Rhodium. Platin stellt auf Grund der hohen Aktivität den bevorzugten Katalysator dar. Das Platin wird auf feinteiligen Kohlenstoff nach herkömmlichen Techniken abgeschieden, z. B. durch Formiatreduktion von Chloroplatinsäure. Die Platinmenge, bezogen auf das Kohlenstoffgewicht, beträgt etwa 1 bis 25 %, wobei ein Bereich von 3 bis 12 % bevorzugt wird.The catalytic material is at least one metal from group VIII of the periodic table, in particular platinum, palladium, nickel, iridium and rhodium. Platinum is the preferred catalyst because of its high activity. The platinum is deposited on finely divided carbon using conventional techniques, e.g. B. by formate reduction of chloroplatinic acid. The amount of platinum, based on the weight of carbon, is about 1 to 25 %, with a range of 3 to 12% being preferred.

Das Platin-auf-Kohlenstoff-Gut wird dann mit einer Polytetrafluoräthylen-Emulsion vermischt, vorzugsweise in Gegenwart eines Plastifizierungsmittels, wie Methylcellulose. Die Teilchengrösse der Polytetrafluoräthylen-Emulsion liegt über der Porengrösse der Kohlenstoffteilchen. Die Kohlenstoffteilchen haben eine Porengrösse von etwa 15 bis 300 S. Durchmesser. Man setzt das Polytet'rafluoräthylen in einer Menge ein, die zur Ausbildung eines kohärenten Films über der Oberfläche des inerten Trägers genügt. Als von Wert hat sich eine kleinere Menge an Plastifizierungsmittel erwiesen, d. h. 3 bis 10 % vom Gewicht des Polytetrafluoräthylens; das Plastifizierungsmittel ergibt einen kohärenteren Polytetrafluoräthylen-Katalysator-Film auf dem überzogenen Träger.The platinum-on-carbon material is then coated with a polytetrafluoroethylene emulsion mixed, preferably in the presence of a plasticizer such as methyl cellulose. The particle size the polytetrafluoroethylene emulsion is larger than the pore size of the carbon particles. The carbon particles have a pore size of about 15 to 300 S. diameter. The polytetrafluoroethylene is used in an amount necessary for training a coherent film over the surface of the inert support is sufficient. A smaller amount has proven to be of value Plasticizers proven, d. H. 3 to 10% by weight of polytetrafluoroethylene; the plasticizer results a more coherent polytetrafluoroethylene catalyst film the coated carrier.

Die calcinierten Sphäroide werden dann mit dem Metall-auf-Kohlenstoff-Katalysator/Polytetrafluoräthylen-Gemisch vermischt und an Luft bei etwa 90° C und dann in einem Vakuumofen' beiThe calcined spheroids are then mixed with the metal-on-carbon catalyst / polytetrafluoroethylene mixture mixed and in air at about 90 ° C and then in a vacuum oven '

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etwa 25O0 C weiter getrocknet.Die calcinierten Sphäroide werden gewaschen und dann an Luft bei 90° C getrocknet. Das Katalysator-Polytetrafluoräthylen-Gemisch wird auf den Sphäroiden in genügender Menge eingesetzt, um einen Platin-Endgehalt von 0,02 bis 5» vorzugsweise 0,02 bis 2 % zu erhalten.about 250 0 C. The calcined spheroids are washed and then dried in air at 90 ° C. The catalyst-polytetrafluoroethylene mixture is used on the spheroids in sufficient quantity to obtain a final platinum content of 0.02 to 5%, preferably 0.02 to 2%.

Als hydrophobes Polymeres für die Zwecke der Erfindung wird Polytetrafluoräthylen bevorzugt. Man kann aber auch mit anderen hydrophoben Polymeren oder Harzen arbeiten, die wasserdampfdurchlässig sind, wie einem Polyalkylsilicon, Polyäthylen, Polypropylen oder ähnlichen hydrophoben Kohlenwasserstoffpolymeren von mittlerem bis hohem Molekulargewicht.Polytetrafluoroethylene is preferred as the hydrophobic polymer for the purposes of the invention. But you can also work with others hydrophobic polymers or resins that are permeable to water vapor, such as a polyalkyl silicone, polyethylene, Medium to high molecular weight polypropylene or similar hydrophobic hydrocarbon polymers.

BeispieleExamples

Es wurde ein Katalysator gemäss der Erfindung wie folgt hergestellt: A catalyst according to the invention was prepared as follows:

1. 200 g Sphäroide ("Norton" SA 5218) wurden in einer PoIytetrafluoräthylen-Emulsion ("T-30 Teflon" der E. I. du Pont & Co.) getränkt, ablaufen gelassen und an Luft bei 90 bis 110° C getrocknet. Die getrockneten Sphäroide wurden an Luft bei 350° C calciniert.1. 200 g spheroids ("Norton" SA 5218) were in a polytetrafluoroethylene emulsion ("T-30 Teflon" from E. I. du Pont & Co.) soaked, drained and allowed to air at 90 to Dried at 110 ° C. The dried spheroids were calcined at 350 ° C. in air.

2. 4 g 25-%-Pt-auf-Kohlenstoff-Material ("Regal 53OR" der Cabot Corp.) wurden mit einer Lösung von 6 ml verdünnter PoIytetrafluoräthylen-Emulsion ("T-30"; verdünnt auf I50 mg/ml) zuzüglich 20 ml Methylcelluloselösung mit einem Gehalt von 0,3 Gew.% an Methylcellulose verrührt.2. 4 g of 25% Pt-on-carbon material ("Regal 53OR" of the Cabot Corp.) were diluted with a solution of 6 ml polytetrafluoroethylene emulsion ("T-30"; diluted to 150 mg / ml) plus 20 ml of methyl cellulose solution containing 0.3% by weight of methyl cellulose stirred.

3« Das durchmischte Gemenge von Stufe 2 wurde unter Rühren auf die calcinierten Sphäroide von Stufe 1. aufgetragen, worauf die überzogenen Sphäroide an Luft bei 90° C getrocknet wurden. Nach Trocknung wurden die Perlen in einem Vakuumofen 2 Stunden bei I5O0 C und dann in dem Ofen weitere 2 Stunden bei 250° C erhitzt.3 «The mixed mixture from stage 2 was applied with stirring to the calcined spheroids from stage 1, whereupon the coated spheroids were dried in air at 90.degree. After drying, the beads were heated in a vacuum oven for 2 hours at I5O 0 C and then in the furnace for a further 2 hours at 250 ° C.

— 7 —- 7 -

b 0 9 8 4 'J I 0 9 8 3b 0 9 8 4 'JI 0 9 8 3

4-. Die calcinierten Sphäroide wurden mit Wasser gewaschen, um die Metbyl(4-. The calcined spheroids were washed with water to the metbyl (

getrocknet,dried,

die Methylcellulose zu entfernen, und dann an Luft bei 90° Cremove the methyl cellulose, and then in air at 90 ° C

In allen Trocknungsstufen wurden die Sphäroide während des Trocknens ständig in Bewegung gehalten. Die Trocknungs- und Calcinierungstemperaturen lassen sich innerhalb herkömmlicher Bereiche verändern, die genügend hoch liegen, um zu einem beständigen, kohärenten Film zu führen, aber unterhalb von Temperaturen, die zum Abbau des Polytetrafluorathylens führen wurden.In all drying stages the spheroids were during the Drying kept in motion. The drying and calcining temperatures can be adjusted within conventional Change areas that are high enough to result in a permanent, coherent film, but below temperatures, which would lead to the degradation of the polytetrafluoroethylene.

Die Aktivität der Katalysatoren wurde in einer Säule von 2,5 cm Durchmesser bei 1 Atm. Druck und bei einer Wasser-Strömungsgeschwindigkeit von 10 cm^.Min."^ oder 1230 Pound.Foot""2.Std."1 gemessen. Die Säulen wurden langzeitig intermittierend betrieben. Ihr Betrieb erfolgte nur während des Tages nach der Rieseltechnik (Trickle Mode); nachts waren Gas- und Wasserstrom abgeschaltet. Vor Wiederaufnahme der Messungen wurden die Schichten durch Schliessen des Wasserauslassventils und Aufrechterhalten der Wasserstoffströmung bei 5 bis 10 cm.Sek. kurz geflutet, worauf die Säulen ablaufen gelassen und bei Eieselbett-Bedingungen betrieben wurden. Die Flutung diente dazu, eine gleichmässige Wasserströmung durch das hydrophobe Katalysatorbett wiederherzustellen zu versuchen, nachdem dieses übernacht nicht in Betrieb gewesen war. In einigen wenigen Fällen wurden die Säulen für Zeiträume von etwa 35 Stunden kontinuierlich betrieben. Von den Säulen wurde eine an Deuterium angereicherte Flüssigphase gewonnen. Die Aktivitätswerte dieser Katalysatoren bei 25° C und physikalische Eigenschaften derselben sind in der Tabelle zusammengestellt. Die Katalysator-Herstellung erfolgt nach der obenbeschriebenen Arbeitsweise unter Variation der Mengenanteile gemäss der Tabelle.The activity of the catalysts was measured in a column 2.5 cm in diameter at 1 atm. Pressure and at a water flow velocity of 10 cm ^ min. "^ or 1230 Pound.Foot"" 2nd hour" 1 measured. The columns were operated intermittently for a long time. They were only operated during the day using trickle mode; at night the gas and water flow were switched off. Before resuming measurements, the layers were removed by closing the water outlet valve and maintaining the flow of hydrogen at 5 to 10 cm. Sec. briefly flooded, after which the columns were allowed to drain and operated under Eiesel bed conditions. The purpose of the flooding was to try to restore an even flow of water through the hydrophobic catalyst bed after it had not been in operation overnight. In a few cases, the columns were operated continuously for periods of about 35 hours. A liquid phase enriched in deuterium was obtained from the columns. The activity values of these catalysts at 25 ° C. and physical properties of the same are shown in the table. The catalyst is prepared according to the procedure described above with variation of the proportions according to the table.

509849/0983509849/0983

B-1137B-1137

Kataly- Pt-End- Pt auf Koh- Eingesetzte In Stufe 2 Relative sator gewicht, lenstoff, Pt-Kohlen- eingesetz- Aktivi-Nr. % +) % stoff-Menge, tes Poly- tat, ++)Catalyst Pt end Pt on carbon used In stage 2 Relative weight, fuel, Pt carbon used Activi no. % +) % fabric quantity, tes poly- tat, ++)

g tetrafluoräthylengut, cm3g tetrafluoroethylene good, cm3

11 0,370.37 2525th 2020th 66th 1,001.00 22 0,390.39 2525th 2020th 33 1,361.36 33 0,060.06 2525th 55 33 1,661.66 4-4- 0,070.07 6,256.25 2020th 33 8,18.1

+) bezogen auf das Gewicht des Endprodukts (einschliesslich+) based on the weight of the end product (including

inertem Träger)inert carrier)

++) Aktivität Je Gewichtseinheit Pt, bezogen auf Deuterium-Anreicherung in der Wasserphase++) Activity per unit weight Pt, based on deuterium enrichment in the water phase

In einem anderen Versuch wurde Platin direkt auf den inerten Träger aufgetragen (0,35 Gew.%), mit Polytetrafluoräthylen ("Teflon"; 6 cnr) beschichtet und getrocknet und calciniert, wobei die obige Arbeitsweise Anwendung fand. Die relative Aktivität dieses Katalysators betrug 0,05.In another experiment, platinum was applied directly to the inert support (0.35% by weight) with polytetrafluoroethylene ("Teflon"; 6 cnr) coated and dried and calcined, using the above procedure. The relative activity of this catalyst was 0.05.

509849/0 9'8 3509849/0 9'8 3

Claims (11)

Paten ta nsprücheSponsorship claims Katalysator zur Deuterium-Anreicherung von Wasser mit einem interten Träger, einem auf dem Träger befindlichen, ersten kohärenten Film eines hydrophoben Polymeren und einem auf dem ersten Film befindlichen;,, .zweiten kohärenten Film eines hydrophoben Polymeren, wobei der zweite Film . einen Katalysator in Form feinteiligen Metalls der Gruppe VIII des Periodensystems auf Kohlenstoff in sich enthält.Catalyst for the deuterium enrichment of water with an inert carrier, a first coherent film of a hydrophobic polymer located on the carrier and one located on the first film; ,,. second coherent Film of a hydrophobic polymer, the second film. a catalyst in the form of finely divided metal of the group VIII of the periodic table contains carbon in itself. 2. Verfahren zur Herstellung einer katalytischen Stoffzusammensetzung zur Förderung der Deuterium-Anreicherung von Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass man einen inerten Träger mit einem hydrophoben Polymeren überzieht, den überzogenen Träger trocknet, auf den überzogenen Träger eine Mischung von feinteiligem Metall der Gruppe VIII des Periodensystems auf Kohlenstoff und eines hydrophoben Polymeren aufbringt und die anfallende Stoffzusammensetzung trocknet.2. Process for the preparation of a catalytic composition of matter to promote the deuterium enrichment of water, characterized in that one inert Support coated with a hydrophobic polymer, the coated support dries on the coated support a mixture of finely divided metal from Group VIII of the Periodic Table on carbon and one hydrophobic Applies polymers and the resulting composition of matter dries. 3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als hydrophobes Polymeres Polytetrafluorathylen verwendet .3 · The method according to claim 2, characterized in that polytetrafluoroethylene is used as the hydrophobic polymer. 4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass man als. Träger Aluminiumoxid verwendet.4. The method according to claim 3 »characterized in that one as. Carrier alumina used. 5. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass man als Edelmetall Platin verwendet.5. The method according to claim 3> characterized in that platinum is used as the precious metal. 6. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass man das Platin auf feinteiligen Kohlenstoff mit einer Porengrösse von etwa 15 bis 300 A* Durchmesser aufbringt.6. The method according to claim 3 »characterized in that the platinum is applied to finely divided carbon with a pore size of about 15 to 300 Å * in diameter. 7. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass man die Trocknung des hitzebeständigen, polytetrafluoräthylenüberzogenen Trägers unter Calcinieren an Luft durchführt. 7. The method according to claim 3> characterized in that drying of the heat-resistant, polytetrafluoroethylene-coated Carries out carrier with calcining in air. - 10 50984 9/0983- 10 50984 9/0983 8. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass man die Trocknung des anfallenden Produktes unter Calcinieren an Luft durchführt.8. The method according to claim 3 »characterized in that the resulting product is dried with calcination in air. 9- Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass man das Platin in einer Menge von 0,02 bis 5 % vom Gewicht des Katalysators einsetzt.9- The method according to claim 5 »characterized in that the platinum in an amount of 0.02 to 5% by weight of the catalyst begins. 10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass man das Platin in einer Menge von 1 bis 25 % vom Gewicht des Kohlenstoffs einsetzt.10. The method according to claim 9 »characterized in that the platinum in an amount of 1 to 25% by weight of carbon begins. 11. Verfahren zur Förderung der Deuterium-Anreicherung von Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass man Wasser und Wasserstoff gas über einen Katalysator führt, der einen inerten Träger aufweist, einen auf dem Träger befindlichen, ersten kohärenten Film eines hydrophoben Polymeren und einen auf dem ersten Film befindlichen zweiten kohärenten Film eines hydrophoben Polymeren, wobei der zweite Film in sich einen Katalysator in Form feinteiligen Metalls von Gruppe VIII des Periodensystems auf Kohlenstoff enthält, und an Deuterium angereichertes Wasser gewinnt.11. A method for promoting the deuterium enrichment of water, characterized in that one has water and hydrogen gas passes over a catalyst which has an inert carrier, a first located on the carrier coherent film of a hydrophobic polymer and a second coherent film located on the first film of a hydrophobic polymer, the second film being a catalyst in the form of finely divided metal from group VIII of the Periodic Table contains carbon, and deuterium-enriched water is obtained. - 11 -- 11 - 509849/0983509849/0983
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