RU2118908C1 - Textile fibrous bulked catalyst - Google Patents

Textile fibrous bulked catalyst Download PDF

Info

Publication number
RU2118908C1
RU2118908C1 RU97110891A RU97110891A RU2118908C1 RU 2118908 C1 RU2118908 C1 RU 2118908C1 RU 97110891 A RU97110891 A RU 97110891A RU 97110891 A RU97110891 A RU 97110891A RU 2118908 C1 RU2118908 C1 RU 2118908C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
pan
mass
tex
linear density
Prior art date
Application number
RU97110891A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97110891A (en
Inventor
Р.Ф. Витковская
Л.Я. Терещенко
С.В. Петров
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна filed Critical Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
Priority to RU97110891A priority Critical patent/RU2118908C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2118908C1 publication Critical patent/RU2118908C1/en
Publication of RU97110891A publication Critical patent/RU97110891A/en

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemical, oil, light industries, in particular, materials used in catalytic processes, for instance, for cleaning sewage and gas outbursts from sulfides. SUBSTANCE: textile fibrous bulked catalyst is made in the form of fabric (for instance, rib knit fabric) having carrier layer made from single filaments and modified ion-containing complex threads of polyacrylonitrile filaments including one or two ions of metal of variable valence. Weight ratio of carrier layer single filaments and polyacrylonitrile filaments of textile fabric is 60.7-82.3%, linear density of polyacrylonitrile filaments is 32/2-32/4 tex, loop surface module is 3.17-3.35, total linear density of weft and warp threads is 156.3-211.7 tex. EFFECT: increased efficiency by intensified sulfide oxidation rate and wider operational capabilities. 1 tbl, 44 ex

Description

Изобретение относится к материалам для осуществления каталитических процессов и может быть использовано в химической, нефтехимической, легкой промышленности, в частности для очистки сточных вод и газовых выбросов от сульфидов. The invention relates to materials for the implementation of catalytic processes and can be used in the chemical, petrochemical, light industry, in particular for the treatment of wastewater and gas emissions from sulfides.

Известные материалы имеют ряд недостатков, среди них высокие гидродинамические сопротивления, высокие расходы газовой фазы, большие удельные количества катализатора, что приводит к недостаточно высоким скоростям процессов с их участием и некоторому сужению области применимости. Known materials have a number of disadvantages, among them high hydrodynamic drags, high gas phase flow rates, large specific amounts of catalyst, which leads to insufficiently high rates of processes with their participation and some narrowing of the field of applicability.

Наиболее близким к заявляемому решению является трикотажный объемный волокнистый катализатор в виде полотна, состоящего из носителя из мононитей и модифицированных комплексных нитей из ПАН волокна, содержащих один из ионов металлов переменной валентности (Fe2+, Ni2+, Cu2+, Mn2+, Co2+, Cr3+). Получаемый материал использовали для каталитического окисления сульфидов в сточных водах. Исходя из приведенных в описании прототипа данных: диаметр реактора D = 0.01 м, высота H = 0.18 м, объемная скорость подачи воздуха Q = 2 л/мин, массы каталитически активного волокна m = 2.8 г рассчитываем по формулам из книги [1] площадь сечения реактора S = 3.1416 • D2/4 = 3.1416 • 0.01 • 0.01/4 = 7.854E-05 м2, объем реактора V = S • H = 7.854E-05 • 0.18 = 1.414E-05 м3, приведенную скорость движения воздуха W = Q • (1E-3/60)/S = 2•(1E-3/60)/7.854E-05 = 0.424 м/с, соотношение массы каталитически активного волокна к объему реактора M(модуль) = (m•1E-3)/V = 2.8E-3/1.414E-05 = 198.1 кг/м3. При концентрации сульфидов (0.1-0.2)% по сульфид иону можно при определенных условиях добиться 100% окисления сульфидов. Максимальная скорость окисления наблюдалась на Ni2+ и Cu2+ содержащих образцах [2].Closest to the claimed solution is a knitted bulk fibrous catalyst in the form of a fabric, consisting of a carrier of monofilaments and modified complex filaments of PAN fibers containing one of the metal ions of variable valency (Fe 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Mn 2+ , Co 2+ , Cr 3+ ). The resulting material was used for the catalytic oxidation of sulfides in wastewater. Based on the data given in the description of the prototype: reactor diameter D = 0.01 m, height H = 0.18 m, volumetric air flow rate Q = 2 l / min, catalytically active fiber mass m = 2.8 g, we calculate the cross-sectional area using the formulas from the book [1] reactor S = 3.1416 • D 2/4 = 3.1416 • 0.01 • 0.01 / 4 = 7.854E-05 m2, the volume of the reactor V = S • H = 7.854E-05 • 0.18 = 1.414E-05 m 3, the reduced traveling speed air W = Q • (1E-3/60) / S = 2 • (1E-3/60) /7.854E-05 = 0.424 m / s, the ratio of the mass of catalytically active fiber to the reactor volume M (module) = (m • 1E-3) / V = 2.8E-3 / 1.414E-05 = 198.1 kg / m 3 . At a sulfide concentration of (0.1-0.2)% by sulfide ion, under certain conditions, 100% sulfide oxidation can be achieved. The maximum oxidation rate was observed on Ni 2+ and Cu 2+ containing samples [2].

Подобные катализаторы имеют следующие преимущества. В отличие от гомогенных не загрязняют сточные воды токсичными соединениями металлов переменной валентности (смотри работу [3], где предложено окислять сульфиды в сточных водах кожевенного производства кислородом воздуха в присутствии катализаторов - солей Ni2+ и Mn2+ в количествах 0.4 - 0.5 массовых долей от количества сульфида в сточной воде). Скорости таких процессов не очень велики. Авторы работы [3] отмечают что в случае наличия сульфид-иона в количестве более 6 - 8 г/л процесс окисления протекает не до конца. Волоконные же катализаторы наоборот легко отделять от реакционного раствора, они технологичны. Волокна обладают развитой поверхностью, что сильно облегчает контакт реагентов на их поверхности, увеличивая общую скорость процессов с их участием за счет снижения внутридиффузионных сопротивлений. Волокна прочны и поддаются переработке традиционными текстильными методами в разнообразные, удобные для применения формы (например, трикотажные полотна, связанные методом полуфанг), причем имеется возможность так, как это и сделано было в прототипе, связывать каталитически активный материал и инертную основу, придающую полотну прочность, несминаемость, возможность придания оптимальных гидродинамических свойств, легкость технологического манипулирования, увеличение срока службы.Such catalysts have the following advantages. In contrast to homogeneous ones, they do not pollute wastewater with toxic compounds of variable valence metals (see [3], where it is proposed to oxidize sulfides in tannery wastewater with atmospheric oxygen in the presence of catalysts - Ni 2+ and Mn 2+ salts in quantities of 0.4 - 0.5 mass fractions from the amount of sulfide in wastewater). The speeds of such processes are not very high. The authors of [3] note that in the case of the presence of a sulfide ion in an amount of more than 6-8 g / l, the oxidation process does not proceed to the end. Fiber catalysts, on the contrary, are easily separated from the reaction solution; they are technologically advanced. The fibers have a developed surface, which greatly facilitates the contact of reagents on their surface, increasing the overall speed of the processes with their participation by reducing the intradiffusion resistance. The fibers are strong and can be processed by traditional textile methods into various forms that are convenient for use (for example, knitted fabrics knitted by the half-method), and it is possible, as was done in the prototype, to bind the catalytically active material and an inert base, giving the fabric strength , crush resistance, the ability to impart optimal hydrodynamic properties, ease of technological manipulation, increased service life.

Как показывают эксперименты по окислению сульфидов кислородом воздуха на волокнистых катализаторах, скорость этого процесса определяется скоростью растворения кислорода - скорость окисления сильно зависит от гидродинамических условий в аппарате. С ростом приведенной скорости движения воздуха в аппарате растет скорость каталитической реакции. Используемые в прототипе значения модуля M = 198 кг/м3 и приведенной скорости движения воздуха V = 0.42 м/с связаны с необходимостью интенсифицировать процесс растворения воздуха. Такие большие значения модуля и скорости движения газа связаны с неоптимальными геометрическими параметрами использованного трикотажного материала. Такой модуль (плотность набивки) приводит к росту расходов воздуха, затрат на преодоления высокого гидравлического сопротивления. Поскольку гетерогенный каталитический процесс идет на поверхности волокна катализатора, то скорость такого процесса пропорциональна количеству катализатора (модулю), поэтому высокое значение модуля вообще говоря свидетельствует о невысокой удельной скорости процесса катализа (скорости процесса катализа, отнесенной к единице массы волокна), в дальнейшем называемой скоростью процесса катализа. То же самое можно сказать о приведенной скорости движения воздуха - высокие значения приведенной скорости движения воздуха свидетельствуют о невысоких значениях скорости каталитического процесса и наоборот. Поэтому в дальнейшем значения модуля и приведенной скорости движения воздуха используются как критерии скорости каталитического процесса. Таким образом, неоптимальные геометрические параметры прототипа приводят к неоптимальному режиму работы единицы массы катализатора и снижению поэтому скорости процесса. Другим недостатком данного катализатора является то, что волокна содержат в своем составе только один ион металла. Это ограничивает его область применимости и в некоторых случаях ограничивает скорости катализируемых процессов. Использование для увеличения скоростей процессов катализаторов, содержащих несколько металлов, известно в технике при использовании неволокнистых катализаторов в реакциях газофазного окисления органических соединений кислородом воздуха [4]. Однако модификация комплексных ПАН нитей в прототипе с целью создания катализатора, содержащего два металла, не имеет смысла, так как общая скорость процесса ограничивается в прототипе скоростью растворения кислорода и не может быть увеличена до тех пор пока не будет увеличена скорость растворения кислорода. Еще одним недостатком является недостаточная формоустойчивость полотна за счет использования рыхлой комплексной нити, структура подвержена сминаемости в процессе эксплуатации, что приводит к неоднородности гидродинамических параметров, проскокам жидкости и газа-окислителя, образованию застойных зон.As shown by experiments on the oxidation of sulfides by atmospheric oxygen on fibrous catalysts, the rate of this process is determined by the rate of dissolution of oxygen - the rate of oxidation is highly dependent on the hydrodynamic conditions in the apparatus. With an increase in the reduced air velocity in the apparatus, the catalytic reaction rate increases. Used in the prototype values of the module M = 198 kg / m 3 and the reduced air velocity V = 0.42 m / s are associated with the need to intensify the process of dissolution of air. Such large values of the modulus and gas velocity are associated with non-optimal geometric parameters of the knitted material used. Such a module (packing density) leads to an increase in air consumption, the cost of overcoming high hydraulic resistance. Since the heterogeneous catalytic process proceeds on the surface of the catalyst fiber, the rate of such a process is proportional to the amount of catalyst (modulus), therefore, a high value of the module generally speaking indicates a low specific rate of the catalysis process (the rate of the catalysis process per unit mass of fiber), hereinafter called catalysis process. The same can be said about the reduced speed of air movement - high values of the reduced speed of air movement indicate low values of the speed of the catalytic process and vice versa. Therefore, in the future, the values of the module and the reduced air velocity are used as criteria for the speed of the catalytic process. Thus, the non-optimal geometric parameters of the prototype lead to a non-optimal mode of operation of a unit mass of the catalyst and therefore a decrease in the speed of the process. Another disadvantage of this catalyst is that the fibers contain in their composition only one metal ion. This limits its scope and, in some cases, limits the rate of catalyzed processes. The use of catalysts containing several metals to increase the rate of processes is known in the art for the use of non-fibrous catalysts in gas-phase oxidation reactions of organic compounds with atmospheric oxygen [4]. However, the modification of complex PAN filaments in the prototype in order to create a catalyst containing two metals does not make sense, since the overall process speed in the prototype is limited by the rate of dissolution of oxygen and cannot be increased until the rate of dissolution of oxygen is increased. Another drawback is the lack of stability of the fabric due to the use of loose complex filaments, the structure is subject to creasing during operation, which leads to heterogeneous hydrodynamic parameters, slip of the liquid and the oxidizing gas, and the formation of stagnant zones.

Техническим результатом данного изобретения является увеличение скорости процесса катализа и расширение области применимости. The technical result of this invention is to increase the rate of the catalysis process and expand the scope of applicability.

Технический результат достигается тем, что текстильный объемный волокнистый катализатор в виде полотна (например, связанного методом полуфанг) состоит из носителя из мононитей и модифицированных ионсодержащих комплексных нитей из полиакрилонитрильных волокон, включающих один или два иона металлов переменной валентности, причем в текстильном полотне соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей 60.7 - 82.3%, линейная плотность ПАН нитей 32/2 - 32/4 текс, поверхностный модуль петли 3.17 - 3.35, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 156.3-211.7 текс. The technical result is achieved by the fact that the textile bulk fibrous catalyst in the form of a web (for example, bonded by the semifang method) consists of a carrier of monofilaments and modified ion-containing multifilament yarns of polyacrylonitrile fibers, including one or two metal ions of variable valency, and the ratio of the mass of monofilaments in the textile web of the carrier to the mass of PAN of complex filaments 60.7 - 82.3%, linear density of PAN filaments 32/2 - 32/4 tex, surface loop module 3.17 - 3.35, total linear density of filaments warp and weft 156.3-211.7 tex.

Проведенные экспериментальные исследования процесса растворения воздуха на контактных элементах в виде текстильных объемных волокнистых структур показали, что существенными признаками являются: соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН) 60.7 - 82.3%, линейная плотность ПАН нитей 32/2 - 32/4 текс, поверхностный модуль петли 3.17 - 3.35, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 156.3 - 211.7 текс. The experimental studies of the process of dissolving air on contact elements in the form of volumetric textile fibrous structures showed that the essential features are: the ratio of the mass of monofilament of the carrier to the mass of PAN of complex yarns (mass of the base to PAN) 60.7 - 82.3%, linear density of PAN threads 32/2 - 32/4 tex, surface loop module 3.17 - 3.35, total linear density of warp and weft 156.3 - 211.7 tex.

Эти отличительные признаки позволяют обеспечить гидродинамический режим, обеспечивающий наилучший с точки зрения скорости растворения как газа-окислителя, так и возможных содержащихся в газе-окислителе примесей, что приводит к увеличению скорости катализа в процессах очистки сточных вод и газовых выбросов. Увеличение скорости катализа позволяет уменьшить плотность набивки (модуль) и скорости подачи газа, что приводит к экономии материала, снижению гидродинамических сопротивлений и расходу энергии на пропускание газа через аппарат. Это позволит расширить область применимости и, в частности, использовать предлагаемый катализатор для очистки газов от сероводорода. These distinguishing features make it possible to ensure a hydrodynamic regime that provides the best in terms of the dissolution rate of both the oxidizing gas and the possible impurities contained in the oxidizing gas, which leads to an increase in the rate of catalysis in the processes of wastewater treatment and gas emissions. An increase in the rate of catalysis can reduce the packing density (module) and the gas feed rate, which leads to material savings, lower hydrodynamic drags and energy consumption for passing gas through the apparatus. This will expand the scope of applicability and, in particular, use the proposed catalyst for the purification of gases from hydrogen sulfide.

Волокнистый катализатор в виде текстильного объемного трикотажного полотна изготавливался, например, из полипропиленовых мононитей согласно ТУ-6-06-537-86 диаметром 0.3 мм, в качестве носителя использовались комплексные нити из полиакрилонитрила (ОСТ-6-06-2-80). Волокнистый катализатор изготавливался способом полуфанг. Изготовление полотен производилось на типовом оборудовании. The fibrous catalyst in the form of a three-dimensional textile knitted fabric was made, for example, from polypropylene monofilaments according to TU-6-06-537-86 with a diameter of 0.3 mm, as a carrier, multifilament yarns made of polyacrylonitrile (OST-6-06-2-80) were used. The fibrous catalyst was manufactured by the semifang method. The manufacture of paintings was carried out on standard equipment.

Далее с целью придания текстильному объемному материалу каталитических свойств производится химическая модификация содержащихся в его составе ПАН волокон. Так как такая модификация снижает прочность волокна, она производится в уже готовом текстильном материале. Модификация производится в два этапа. На первом - путем горячей щелочно-гидразиновой обработки по методике, соответствующей режиму получения волокна "копан" [5], волокну придаются ионообменные свойства. Обработка заключается в действии щелочного раствора солянокислого гидразина, параметры раствора: концентрации NaOH 100-150 г/л, N2H6Cl2 100-150 г/л, температура 90 - 100oC, время обработки 60 - 150 мин. При этом на волокне образуются гидразиновые и карбоксильные группы, способные образовывать комплексы с ионами переходных металлов. После промывки обессоленной водой полотно направляется на вторую стадию. Вторая стадия заключается в закреплении на волокне ионов переходных металлов путем погружения на (30-60) мин в водный раствор солей одного или двух металлов переменной валентности (например, сульфаты, хлориды, нитраты) в количестве 1-5% по каждому из ионов металлов. При этом ионы металлов образуют комплексные связи с основными азотсодержащими и кислыми карбоксильными группами, образуя каталитически активный материал. Конечными стадиями являются промывка и сушка.Further, in order to impart catalytic properties to the textile bulk material, chemical modification of the fibers contained in its composition is carried out. Since such a modification reduces the strength of the fiber, it is produced in a ready-made textile material. Modification is carried out in two stages. At the first - by hot alkaline-hydrazine treatment according to the procedure corresponding to the mode of production of fiber "copan" [5], the ion-exchange properties are imparted to the fiber. The treatment consists in the action of an alkaline solution of hydrazine hydrochloride, solution parameters: NaOH concentrations of 100-150 g / l, N 2 H 6 Cl 2 100-150 g / l, temperature 90-100 o C, processing time 60-150 min. In this case, hydrazine and carboxyl groups are formed on the fiber, which are capable of forming complexes with transition metal ions. After washing with demineralized water, the web is sent to the second stage. The second stage consists in fixing the transition metal ions on the fiber by immersing (30-60) min in an aqueous solution of salts of one or two metals of variable valency (for example, sulfates, chlorides, nitrates) in an amount of 1-5% for each of the metal ions. In this case, metal ions form complex bonds with the main nitrogen-containing and acidic carboxyl groups, forming a catalytically active material. The final stages are washing and drying.

Во всех опытах по окислению в жидкой фазе приведенная скорость движения воздуха была выбрана W = 0.01 м/с, так как при дальнейшем уменьшении этой величины скорость окисления начинает падать, а при очистке газа от сероводорода приведенная скорость определяется объемным расходом газа. Во всех дальнейших примерах приведены следующие текстильные параметры катализатора: соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН), %; линейная плотность ПАН нитей, текс; поверхностный модуль петли; суммарная линейная плотность нитей основы и утка, текс. Остальные параметры (высота петельного ряда, петельный шаг и др.) вычисляются в соответствии с ГОСТ 8847-87. In all experiments on oxidation in the liquid phase, the reduced air velocity was chosen W = 0.01 m / s, since with a further decrease in this value, the oxidation rate begins to decrease, and when the gas is removed from hydrogen sulfide, the reduced velocity is determined by the volumetric gas flow rate. In all further examples, the following textile parameters of the catalyst are given: the ratio of the mass of monofilament of the carrier to the mass of PAN of complex yarns (mass of the warp to PAN),%; linear density of PAN filaments, tex; loop surface module; total linear density of warp and weft threads, tex. The remaining parameters (the height of the loop row, the loop step, etc.) are calculated in accordance with GOST 8847-87.

Пример 1. Текстильный объемный волокнистый катализатор в виде полотна, выполненный методом "полуфанг" с параметрами: соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН) 66.9%, линейная плотность ПАН нитей 32/3 текс, поверхностный модуль петли 3.19, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 184 текс. Модифицирующая обработка его заключалась в действии горячего щелочного раствора солянокислого гидразина с параметрами: концентрация NaOH 120 г/л, концентрация N2H6Cl2 120 г/л, температура раствора 93oC, модуль ванны по ПАН волокну 50 кг/м3, время обработки 90 мин. После промывки дистиллированной водой материал вымачивался в 5%-ном растворе сульфата никеля (по иону Ni2+) в течение 40 мин, далее снова следовала промывка дистиллированной водой. Содержание никеля на волокне 0.7 ммоль/г.Example 1. Textile volumetric fibrous catalyst in the form of a web, made by the method of "semifang" with the parameters: the ratio of the mass of the monofilament of the carrier to the mass of PAN complex yarns (warp mass to PAN) 66.9%, linear density of PAN threads 32/3 tex, surface loop module 3.19 , the total linear density of warp and weft 184 tex. Its modifying treatment consisted in the action of a hot alkaline solution of hydrazine hydrochloride with parameters: NaOH concentration of 120 g / l, N 2 H 6 Cl 2 concentration of 120 g / l, solution temperature of 93 o C, PAN fiber module of 50 kg / m 3 , processing time 90 min. After washing with distilled water, the material was soaked in a 5% solution of nickel sulfate (Ni 2+ ion ) for 40 minutes, followed by washing with distilled water again. The nickel content on the fiber is 0.7 mmol / g.

Катализатор в виде рулона высотой 0,1 м заправлялся в реактор, показанный на чертеже, где 1 - корпус реактора, 2 - водяная термостатируемая рубашка, 3 - реакционный раствор, 4 - рулон катализатора, 5 - газораспределительная сетка, 6 - подача воздуха, 7 - резиновые кольца-уплотнители. Диаметр реактора D = 0.05 м, объем жидкости в реакторе 300 мл, приведенная скорость движения воздуха W = 0.01 м/с, соотношение массы каталитически активного волокна к объему раствора (модуль) M = 8.88 кг/м3, в качестве исследуемого раствора была применена сточная вода кожевенной фабрики после операции золения, содержащая сульфиды в количестве 800 мг/л (0.08%), ХПК (химическое потребление кислорода) - (18 000 - 20 000) мг О/л, Рн - 12.7, температура 25oC, причем предварительно вода была очищена от взвешенных частиц. В момент подачи воздуха сульфиды сточной воды начинают окисляться по реакции 2S2- + 2O2 + H2O ====> S2O 2- 3 + 2OH-. За 53 мин содержание сульфидов упало до нуля. По сравнению с прототипом приведенная скорость движения воздуха уменьшается в 40 (0.42/0.01) раз, а модуль в 22 (198/8.88) раза. Это свидетельствует в соответствии со сказанным выше о росте скорости реакции по сравнению с прототипом.The catalyst in the form of a roll 0.1 m high was charged into the reactor, shown in the drawing, where 1 is the reactor vessel, 2 is the water thermostatic jacket, 3 is the reaction solution, 4 is the catalyst roll, 5 is the gas distribution grid, 6 is the air supply, 7 - rubber seal rings. The diameter of the reactor is D = 0.05 m, the volume of liquid in the reactor is 300 ml, the reduced air velocity is W = 0.01 m / s, the ratio of the mass of the catalytically active fiber to the volume of the solution (module) M = 8.88 kg / m 3 , the solution used was the tannery’s wastewater after an ashing operation, containing sulfides in the amount of 800 mg / l (0.08%), COD (chemical oxygen consumption) - (18 000 - 20 000) mg O / l, pH - 12.7, temperature 25 o C, and previously water was purified from suspended particles. At the moment of air supply, wastewater sulfides begin to oxidize by the reaction 2S 2- + 2O 2 + H 2 O ====> S 2 O 2- 3 + 2OH - . In 53 minutes, the sulfide content dropped to zero. Compared with the prototype, the reduced air velocity decreases by 40 (0.42 / 0.01) times, and the module by 22 (198 / 8.88) times. This indicates in accordance with the above about the increase in the reaction rate in comparison with the prototype.

Пример 2. Текстильный объемный волокнистый катализатор в виде полотна, выполненный методом "полуфанг" с параметрами: соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН) 66.9%, линейная плотность ПАН нитей 32/3 текс, поверхностный модуль петли 3.19, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 184 текс. Режим химической модификации: концентрация NaOH 120 г/л, концентрация N2H6Cl2 120 г/л, температура раствора 93oC, модуль ванны по ПАН волокну 50 кг/м3, время обработки 90 мин. Но вместо никельсодержащего катализатора был взят Fe2+- содержащий катализатор, для чего на стадии приготовления катализатора был применен 5%-ный по железу раствор FeSO4. Содержание железа на волокне составило 0.89 ммоль/г. Реактор тот же, что и в примере 1. Параметры проведения окисления: высота рулона катализатора 0.1 м, приведенная скорость движения воздуха W = 0.01 м/с, модуль M = 18.54 кг/м3, объем сточной воды в реакторе V = 300 мл. Сточная вода та же, что и в примере 1. После 53 мин окисления содержание сульфидов в сточной воде упало до нуля. По сравнению с прототипом приведенная скорость движения воздуха уменьшается в 40 раз, а модуль в 10.6 раз. Это свидетельствует о росте скорости реакции по сравнению с прототипом.Example 2. Textile volumetric fibrous catalyst in the form of a web, made by the method of "semifang" with the parameters: the ratio of the mass of the monofilament of the carrier to the mass of PAN of complex yarns (mass of the base to PAN) 66.9%, linear density of PAN threads 32/3 tex, surface loop module 3.19 , the total linear density of warp and weft 184 tex. Chemical modification mode: NaOH concentration of 120 g / l, N 2 H 6 Cl 2 concentration of 120 g / l, solution temperature of 93 o C, PAN fiber module of the bath 50 kg / m 3 , processing time 90 min. But instead of a nickel-containing catalyst, Fe 2+ was taken - containing a catalyst, for which a 5% iron solution of FeSO 4 was used at the stage of preparation of the catalyst. The iron content on the fiber was 0.89 mmol / g. The reactor is the same as in example 1. The oxidation parameters: the height of the catalyst coil 0.1 m, the reduced air velocity W = 0.01 m / s, the module M = 18.54 kg / m 3 , the volume of wastewater in the reactor V = 300 ml. The wastewater is the same as in Example 1. After 53 minutes of oxidation, the sulfide content in the wastewater dropped to zero. Compared with the prototype, the reduced air velocity decreases by 40 times, and the module by 10.6 times. This indicates an increase in the reaction rate compared to the prototype.

Пример 3. Текстильный объемный волокнистый катализатор в виде полотна, выполненный методом "полуфанг" с параметрами: соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН) 66.9%, линейная плотность ПАН нитей 32/3 текс, поверхностный модуль петли 3.19, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 184 текс. Режим химической модификации: концентрация NaOH 120 г/л, концентрация N2H6Cl2 120 г/л, температура раствора 93oC, модуль ванны по ПАН волокну 50 кг/м3, время обработки 90 мин. Но в данном примере был взят катализатор, содержащий два металла - Fe2+ и Ni2+, для чего на стадии приготовления катализатора был применен раствор солей FeSO4 и NiSO4, содержащий 5% железа и 5% никеля. Содержание никеля на катализаторе 0.38 ммоль/л, а железа 0.41 ммоль/л. Реактор тот же, что и в примере 1. Параметры проведения окисления: высота рулона катализатора 0.1 м, приведенная скорость движения воздуха W = 0.01 м/с, модуль M = 3.94 кг/м3, объем сточной воды в реакторе V = 300 мл. Сточная вода та же, что и в примере 1. После 53 мин окисления содержание сульфидов в сточной воде стало равно нулю. По сравнению с прототипом приведенная скорость движения воздуха уменьшается в 40 раз, а модуль - в 50.17 раз. Это свидетельствует о росте скорости реакции по сравнению с прототипом. Никель-железосодержащий катализатор в примере 3 действует эффективнее по степени очистки, чем никель и железосодержащие формы катализатора по отдельности, что подтверждает более высокую скорость для двухметальной формы катализатора (модуль, необходимый для полного окисления сульфидов за данное время, в примере 3 ниже, чем в примерах 1 и 2). Таким образом, применение заявляемого катализатора в однометальной форме с железном или никелем уже позволяет добиться указанного технического результата, но использование двухметальной никель-железной формы позволяет еще увеличить скорость процесса окисления сульфидов по сравнению с прототипом.Example 3. Textile volumetric fibrous catalyst in the form of a web, made by the method of "semifang" with the parameters: the ratio of the mass of the monofilament of the carrier to the mass of PAN complex threads (mass of the base to PAN) 66.9%, the linear density of PAN threads 32/3 tex, the surface loop module 3.19 , the total linear density of warp and weft 184 tex. Chemical modification mode: NaOH concentration of 120 g / l, N 2 H 6 Cl 2 concentration of 120 g / l, solution temperature of 93 o C, PAN fiber module of the bath 50 kg / m 3 , processing time 90 min. But in this example, we took a catalyst containing two metals - Fe 2+ and Ni 2+ , for which, at the stage of preparation of the catalyst, a solution of FeSO 4 and NiSO 4 salts containing 5% iron and 5% nickel was used. The nickel content on the catalyst is 0.38 mmol / L, and iron 0.41 mmol / L. The reactor is the same as in Example 1. Oxidation parameters: catalyst roll height 0.1 m, reduced air velocity W = 0.01 m / s, module M = 3.94 kg / m 3 , waste water volume in the reactor V = 300 ml. The wastewater is the same as in Example 1. After 53 minutes of oxidation, the sulfide content in the wastewater became zero. Compared with the prototype, the reduced air velocity decreases by 40 times, and the module - by 50.17 times. This indicates an increase in the reaction rate compared to the prototype. The nickel-iron-containing catalyst in Example 3 is more efficient in purification than the nickel and iron-containing forms of the catalyst separately, which confirms a higher rate for the two-metal form of the catalyst (the module required for the complete oxidation of sulfides for a given time is lower in Example 3 than in examples 1 and 2). Thus, the use of the inventive catalyst in one-metal form with iron or nickel already allows you to achieve the specified technical result, but the use of a two-metal nickel-iron form allows you to further increase the speed of the oxidation of sulfides in comparison with the prototype.

Известны [6] методы очистки газов от сульфидов путем продувки их через поглотительный раствор, содержащий щелочной агент и регенерируемый окислитель, например Fe3+, гидрохинон, органические соединения кобальта и др. При этом сероводород окисляется до серы, а поглотительный раствор регенерируется продувкой воздухом. Недостатком таких катализаторов является сложность аппаратурного оформления, недостаточно высокие скорости и степени очистки, особенно при низких содержаниях сероводорода в газе. По сравнению с известными в уровне техники текстильные объемные волокнистые катализаторы обладают характеристиками, позволяющими ускорить процессы растворения сероводорода и газа окислителя, тем самым увеличивая скорости процесса и степень очистки. Кроме того, они позволяют совместить процессы растворения сероводорода его окисления и регенерации поглотительного раствора, что облегчает конструкционное оформление процессов с их участием. Но каталитическая очистка газов от сульфидов с помощью прототипа затруднено из-за необходимости высоких плотностей набивки (модуля), чтобы скорости процесса были достаточно велики, это приводит к высоким гидродинамическим сопротивлениям и затрудняет пропускание больших объемов газов через аппарат. Преимущества заявляемого катализатора при очистке газа от сульфидов подтверждаются примерами 4 - 6, 9, 21 - 28, причем примеры 4 - 6 приведены подробно.Known [6] are methods for purifying gases from sulfides by purging them through an absorption solution containing an alkaline agent and a regenerated oxidizing agent, for example, Fe 3+ , hydroquinone, organic cobalt compounds, and others. In this case, hydrogen sulfide is oxidized to sulfur, and the absorption solution is regenerated by air purging. The disadvantage of such catalysts is the complexity of the hardware design, insufficiently high speeds and degrees of purification, especially at low levels of hydrogen sulfide in the gas. Compared to the prior art, volumetric textile fibrous catalysts have characteristics that accelerate the dissolution of hydrogen sulfide and oxidizing gas, thereby increasing the speed of the process and the degree of purification. In addition, they allow combining the processes of dissolution of hydrogen sulfide, its oxidation and regeneration of the absorption solution, which facilitates the structural design of processes with their participation. But the catalytic purification of gases from sulfides using the prototype is difficult due to the need for high densities of the packing (module), so that the process speeds are sufficiently high, this leads to high hydrodynamic drags and makes it difficult to pass large volumes of gases through the apparatus. The advantages of the inventive catalyst for gas purification from sulfides are confirmed by examples 4-6, 9, 21-28, and examples 4-6 are given in detail.

Пример 4. Опыты по очистке воздуха от сероводорода производились на том же реакторе, что и в примерах 1 - 3, причем в воздухе, подаваемом в реактор, содержалось 1% H2S, воздух подавался в количестве 2 л/мин (что соответствует приведенной скорости движения воздуха 0.017 м/с). Был применен никельсодержащий катализатор в виде полотна с параметрами текстильного плетения: соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН) 66.9%, линейная плотность ПАН нитей 32/3 текс, поверхностный модуль петли 3.19, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 184 текс. Процесс химической модификации проводился со следующими параметрами: концентрации модифицирующего раствора NaOH 120 г/л, N2H6Cl2 120 г/л, температура 93oC, время обработки 90 мин. Обработка раствором соли никеля производилась из 5% по иону никеля водного раствора NiSO4 в течение 40 мин. Содержание никеля на катализаторе было 0.7 ммоль/г. Катализатор был опять применен в виде рулона высотой 0.1 м, модуль M = 8.88 кг/м3. В качестве щелочного поглотителя был применен водный раствор NaHCO3 с концентрацией 10%, температура, при которой производилась реакция, была 25oC. В таких условиях сероводород окисляется кислородом воздуха до элементарной серы по реакции S2- + H2O + 1/2 O2 ---> S0 + 2 OH-. Причем содержание сероводорода в выходящем из реактора воздухе равно 0.12%. Степень очистки от сероводорода можно вычислить по формуле (Cисх - Cкон)/Cисх • 100%, где Cисх - начальная концентрация, Cкон - конечная концентрация. В данном случае получением степень очистки (1 - 0.12)/1 • 100 = 88%. Пример доказывает возможность использования предлагаемого катализатора для очистки газов от сероводорода, в соответствии со сказанным выше использование прототипа для очистки газов невозможно.Example 4. The experiments on the purification of air from hydrogen sulfide were carried out in the same reactor as in examples 1 to 3, with 1% H 2 S in the air supplied to the reactor, air supplied in an amount of 2 l / min (which corresponds to the above air velocity 0.017 m / s). A nickel-containing catalyst in the form of a web with textile weaving parameters was used: the ratio of the mass of the monofilament of the carrier to the mass of PAN of complex yarns (warp to PAN) 66.9%, the linear density of PAN threads 32/3 tex, the surface loop module 3.19, the total linear density of the warp and duck 184 tex. The chemical modification process was carried out with the following parameters: concentration of modifying NaOH solution 120 g / l, N 2 H 6 Cl 2 120 g / l, temperature 93 o C, processing time 90 min. The nickel salt solution was treated with 5% nickel ion of an aqueous solution of NiSO 4 for 40 minutes. The nickel content on the catalyst was 0.7 mmol / g. The catalyst was again used in the form of a roll 0.1 m high, module M = 8.88 kg / m 3 . An aqueous solution of NaHCO 3 with a concentration of 10% was used as an alkaline absorber, the temperature at which the reaction was carried out was 25 o C. Under these conditions, hydrogen sulfide is oxidized by atmospheric oxygen to elemental sulfur by the reaction S 2- + H 2 O + 1/2 O 2 ---> S 0 + 2 OH - . Moreover, the content of hydrogen sulfide in the air leaving the reactor is 0.12%. The degree of purification from hydrogen sulfide can be calculated by the formula (C ref - C con ) / C ref • 100%, where C ref is the initial concentration, C end is the final concentration. In this case, obtaining the degree of purification (1 - 0.12) / 1 • 100 = 88%. An example proves the possibility of using the proposed catalyst for the purification of gases from hydrogen sulfide, in accordance with the foregoing, the use of a prototype for gas purification is impossible.

Пример 5. Опыты по очистке воздуха от сероводорода на железосодержащем катализаторе производились на том же реакторе, что и в примерах 1 - 3, причем в воздухе, подаваемом в реактор, содержалось 1% H2S, воздух подавался в количестве 2 л/мин (что соответствует приведенной скорости движения воздуха 0.017 м/с). В данном случае параметры опыта по очистке воздуха от сероводорода были следующие. Железосодержащий катализатор в виде полотна с параметрами текстильного плетения: соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН) 66.9%, линейная плотность ПАН нитей 32/3 текс, поверхностный модуль петли 3.19, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 184 текс. Параметры химической модификации: концентрации модифицирующего раствора NaOH 120 г/л, N2H6Cl2 120 г/л, температура 93oC, время обработки 90 мин. Обработка раствором соли железа производилась из 5% по иону Fe2+ водного раствора FeSO4 в течение 40 мин. Содержание железа на катализаторе было 0.89 ммоль/л. Катализатор был опять применен в виде рулона высотой 0.1 м, модуль M = 8.88 кг/м3. В качестве щелочного поглотителя был применен водный раствор NaHCO3 с концентрацией 10%, температура, при которой производилась реакция, была 25oC. Причем содержание сероводорода в выходящем из реактора воздухе равно 0.54%. Степень очистки от сероводорода можно вычислить по формуле (Cисх - Cкон)/Cисх • 100%, где Cисх - начальная концентрация, Cкон - конечная концентрация. В данном случае получаем степень очистки (1 - 0.54)/1 • 100% = 0.46%. Пример доказывает возможность использования предлагаемого катализатора для очистки газов от сероводорода, в соответствии со сказанным выше использование прототипа для очистки газов невозможно.Example 5. Experiments on the purification of air from hydrogen sulfide on an iron-containing catalyst were carried out in the same reactor as in examples 1 to 3, with 1% H 2 S in the air supplied to the reactor and air supplied in an amount of 2 l / min ( which corresponds to a reduced air velocity of 0.017 m / s). In this case, the parameters of the experiment on air purification from hydrogen sulfide were as follows. Iron-containing catalyst in the form of a web with textile weaving parameters: ratio of the mass of monofilament of the carrier to the mass of PAN of complex yarns (warp to PAN) 66.9%, linear density of PAN threads 32/3 tex, surface loop module 3.19, total linear density of warp and weft 184 tex. Parameters of chemical modification: concentration of modifying NaOH solution 120 g / l, N 2 H 6 Cl 2 120 g / l, temperature 93 o C, processing time 90 minutes Treatment with a solution of iron salt was carried out from 5% Fe 2+ ion of an aqueous FeSO 4 solution for 40 minutes. The iron content of the catalyst was 0.89 mmol / L. The catalyst was again used in the form of a roll 0.1 m high, module M = 8.88 kg / m 3 . An aqueous solution of NaHCO 3 with a concentration of 10% was used as an alkaline absorber, the temperature at which the reaction was carried out was 25 o C. Moreover, the content of hydrogen sulfide in the air leaving the reactor was 0.54%. The degree of purification from hydrogen sulfide can be calculated by the formula (C ref - C con ) / C ref • 100%, where C ref is the initial concentration, C end is the final concentration. In this case, we obtain the degree of purification (1 - 0.54) / 1 • 100% = 0.46%. An example proves the possibility of using the proposed catalyst for the purification of gases from hydrogen sulfide, in accordance with the foregoing, the use of a prototype for gas purification is impossible.

Пример 6. Опыты по очистке воздуха от сероводорода производились на том же реакторе, что и в примерах 1 - 3, причем в воздухе, подаваемом в реактор, содержалось 1% H2S, воздух подавался в количестве 2 л/мин (что соответствует приведенной скорости движения воздуха 0.017 м/с). В данном случае параметры опыта по очистке воздуха от сероводорода были следующие. Никель-железо-содержащий катализатор в виде полотна с параметрами текстильного плетения: соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН) 66.9%, линейная плотность ПАН нитей 32/3 текс, поверхностный модуль петли 3.19, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 184 текс. Параметры химической модификации: концентрации модифицирующего раствора NaOH 120 г/л, N2H6Cl2 120 г/л, температура 93oC, время обработки 90 мин. Поглощение никеля и железа производилось из 5% по каждому из ионов Ni2+ и Fe2+ водного раствора NiSO4 и FeSO4 в течение 40 мин. Содержание никеля на катализаторе было 0.38 ммоль/л, а железа 0.41 ммоль/л. Катализатор был опять применен в виде рулона высотой 0.1 м, модуль M = 8.88 кг/м3. В качестве щелочного поглотителя был применен водный раствор NaHCO3 с концентрацией 10%, температура, при которой производилась реакция, была 25oC. Причем содержание сероводорода в выходящем из реактора воздухе равно нулю. В данном случае получаем степень очистки (1 - 0.0)/1 • 100% = 100%. Пример доказывает возможность использования предлагаемого катализатора для очистки газов от сероводорода, в соответствии со сказанным выше использование прототипа для очистки газов невозможно. Никель-железосодержащий катализатор в примере 6 как и в случае очистки сточной воды от сульфидов (см. примеры 1 - 3) действует эффективнее по степени очистки, чем никель- и железосодержащие формы катализатора по отдельности, что подтверждает более высокую скорость для двухметальной формы катализатора. Таким образом, по сравнению с прототипом, где использован катализатор, содержащий только один металл, предлагаемая двухметальная форма позволяет добиться увеличения скорости процесса окисления.Example 6. The experiments on the purification of air from hydrogen sulfide were carried out in the same reactor as in examples 1 to 3, with 1% H 2 S in the air supplied to the reactor, air supplied in an amount of 2 l / min (which corresponds to the above air velocity 0.017 m / s). In this case, the parameters of the experiment on air purification from hydrogen sulfide were as follows. Nickel-iron-containing catalyst in the form of a web with textile weaving parameters: ratio of the mass of monofilament of the carrier to the mass of PAN of complex yarns (warp mass to PAN) 66.9%, linear density of PAN threads 32/3 tex, surface loop module 3.19, total linear density of threads warp and weft 184 tex. Parameters of chemical modification: concentration of modifying NaOH solution 120 g / l, N 2 H 6 Cl 2 120 g / l, temperature 93 o C, processing time 90 minutes Absorption of iron and nickel produced from 5% for each of Ni 2+ and Fe 2+ ions aqueous solution of NiSO 4 and FeSO 4 for 40 minutes. The nickel content on the catalyst was 0.38 mmol / L, and iron 0.41 mmol / L. The catalyst was again used in the form of a roll 0.1 m high, module M = 8.88 kg / m 3 . An aqueous solution of NaHCO 3 with a concentration of 10% was used as an alkaline absorber, the temperature at which the reaction was carried out was 25 ° C. Moreover, the content of hydrogen sulfide in the air leaving the reactor was zero. In this case, we obtain the degree of purification (1 - 0.0) / 1 • 100% = 100%. An example proves the possibility of using the proposed catalyst for the purification of gases from hydrogen sulfide, in accordance with the foregoing, the use of a prototype for gas purification is impossible. The nickel-iron containing catalyst in Example 6, as in the case of sulfide wastewater treatment (see Examples 1-3), is more effective in terms of purification than the individual nickel and iron containing forms of the catalyst, which confirms a higher rate for the two-metal form of the catalyst. Thus, in comparison with the prototype, where a catalyst containing only one metal is used, the proposed two-metal form allows to increase the speed of the oxidation process.

Следующие примеры (примеры 7, 8) показывают возможность окисления на заявляемом катализаторе органического сульфида цистеина, фенола. Они подтверждают возможность расширения области применения предлагаемого катализатора по сравнению с прототипом, где катализируется только реакция окисления сульфидов. The following examples (examples 7, 8) show the possibility of oxidation on the inventive catalyst for organic cysteine sulfide, phenol. They confirm the possibility of expanding the scope of the proposed catalyst in comparison with the prototype, where only the sulfide oxidation reaction is catalyzed.

Пример 7. Окисление цистеина. Текстильный объемный волокнистый катализатор в виде полотна выполнялся методом "полуфанг", причем полотно имело параметры: соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН) 66.9%, линейная плотность ПАН нитей 32/3 текс, поверхностный модуль петли 3.19, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 184 текс. Модифицирующая обработка его заключалась в действии горячего щелочного раствора солянокислого гидразина с параметрами: концентрация NaOH 120 г/л, концентрация N2H6Cl2 120 г/л, температура раствора 93oC, модуль ванны по ПАН волокну 50 кг/м3, время обработки 90 мин. После промывки дистиллированной водой материал вымачивался в 5%-ном растворе сульфата никеля (по иону Ni2+) в течение 40 мин, далее снова следовала промывка дистиллированной водой. С целью увеличения прочности закрепления никеля на волокне катализатора дополнительно был обработан 4%-ным раствором NaOH, температура его была 25oC, время обработки 5 мин. При этом между ионами никеля образуются дополнительные "сшивки" кислородными группами: -O-. Это было необходимо потому, что в отличие от сульфидов цистеин неспособен "сшивать" никель на волокне, зато он способен образовать прочные комплексы с никелем, что приводило бы к вымыванию металла с волокна в раствор и быстрой порче катализатора (в случае окисления сульфидов в такой обработке не было необходимости, так как действие самих сульфидов приводит к "сшивкам" группами -S-). Содержание никеля на волокне 0.7 ммоль/г. Катализатор в виде рулона высотой 0.1 м заправлялся в реактор, показанный на чертеже, диаметр реактора D = 0.05 м, объем жидкости в реакторе 300 мл, приведенная скорость движения воздуха W = 0.01 м/с, соотношение массы каталитически активного волокна к объему раствора (модуль) M = 8.88 кг/м3, в качестве исследуемого раствора был применен раствор цистеина в воде с содержанием органической формы серы в количестве 800 мг/л. Температура проведения реакции 25oC. В этих условиях цистеин окисляется до цистина. Через 50 мин окисления содержание цистеина в растворе стало равно нулю.Example 7. Oxidation of cysteine. The textile bulk fibrous catalyst in the form of a web was carried out by the "semifang" method, and the web had the following parameters: the ratio of the mass of monofilament of the carrier to the mass of PAN of complex yarns (warp mass to PAN) 66.9%, linear density of PAN threads 32/3 tex, loop surface module 3.19, total linear density of warp and weft 184 tex. Its modifying treatment consisted in the action of a hot alkaline solution of hydrazine hydrochloride with parameters: NaOH concentration of 120 g / l, N 2 H 6 Cl 2 concentration of 120 g / l, solution temperature of 93 o C, PAN fiber module of 50 kg / m 3 , processing time 90 min. After washing with distilled water, the material was soaked in a 5% solution of nickel sulfate (Ni 2+ ion ) for 40 minutes, followed by washing with distilled water again. In order to increase the nickel fastening strength on the catalyst fiber, it was additionally treated with a 4% NaOH solution, its temperature was 25 ° C, and the treatment time was 5 min. In this case, additional "crosslinking" with oxygen groups is formed between nickel ions: -O-. This was necessary because, unlike sulfides, cysteine is unable to “crosslink” nickel on the fiber, but it is able to form strong complexes with nickel, which would lead to leaching of the metal from the fiber into the solution and rapid deterioration of the catalyst (in the case of sulfide oxidation in such a treatment it was not necessary, since the action of the sulfides themselves leads to "crosslinking" by groups -S-). The nickel content on the fiber is 0.7 mmol / g. The catalyst in the form of a coil 0.1 m high was charged into the reactor shown in the drawing, the reactor diameter D = 0.05 m, the volume of liquid in the reactor 300 ml, the reduced air velocity W = 0.01 m / s, the ratio of the mass of the catalytically active fiber to the volume of the solution (module ) M = 8.88 kg / m 3 , a solution of cysteine in water with an organic sulfur content of 800 mg / L was used as the test solution. The reaction temperature is 25 o C. Under these conditions, cysteine is oxidized to cystine. After 50 minutes of oxidation, the cysteine content in the solution became zero.

Пример 8. Окисление фенола. Текстильный объемный волокнистый катализатор выполнялся методом "полуфанг" в виде полотна, причем полотно имело параметры: соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН) 66.9%, линейная плотность ПАН нитей 32/3 текс, поверхностный модуль петли 3.19, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 184 текс, Модифицирующая обработка его заключалась в действии горячего щелочного раствора солянокислого гидразина с параметрами: концентрация NaOH 120 г/л, концентрация N2H6Cl2 120 г/л, температура раствора 93oC, модуль ванны по ПАН волокну 50 кг/м3, время обработки 90 мин. После промывки дистиллированной водой материал вымачивался в 5%-ном растворе сульфата меди и железа (по ионам Cu2+ и Fe2+) в течение 40 мин, далее снова следовала промывка дистиллированной водой. С целью увеличения прочности закрепления металлов на волокне катализатор дополнительно был обработан 4%-ным раствором NaOH, температура его была 25oC, время обработки 5 мин. При этом между ионами металлов образуются дополнительные "сшивки" кислородными группами: -O-. Содержание меди на волокне 0.3 ммоль/г, содержание железа 0.45 ммоль/л. Катализатор в виде рулона высотой 0.1 м заправлялся в реактор, показанный на чертеже, диаметр реактора D = 0.05 м, объем жидкости в реакторе 300 мл, приведенная скорость движения воздуха W = 0.01 м/с, соотношение массы каталитически активного волокна к объему раствора (модуль) M = 8.88 кг/м3, в качестве исследуемого раствора был применен раствор фенола в воде с содержанием фенольного кислорода в количестве 500 мг/л. Температура проведения реакции 25oC. В этих условиях фенол окисляется до фенилфенолята. Через 62 мин окисления содержание фенола в растворе стало равно нулю.Example 8. Oxidation of phenol. The bulk textile fibrous catalyst was performed in the form of a semifang in the form of a web, and the web had the following parameters: the ratio of the mass of the monofilament of the carrier to the mass of PAN of complex yarns (mass of the base to PAN) 66.9%, linear density of PAN threads 32/3 tex, loop surface module 3.19, total linear density of warp and weft threads 184 tex modifying treatment it was in action hot alkaline solution of hydrochloric hydrazine with the following parameters: concentration of NaOH 120 g / l, the concentration of n 2 H 6 Cl 2 120 g / l, solution temperature is 93 o C, modulator bath of PAN fiber 50 kg / m 3, the treatment time 90 min. After washing with distilled water, the material was soaked in a 5% solution of copper and iron sulfate (for Cu 2+ and Fe 2+ ions ) for 40 minutes, followed by washing with distilled water again. In order to increase the strength of metal fixing on the fiber, the catalyst was additionally treated with a 4% NaOH solution, its temperature was 25 o C, the processing time was 5 minutes. In this case, additional "cross-linking" with oxygen groups is formed between metal ions: -O-. The copper content on the fiber is 0.3 mmol / g, the iron content is 0.45 mmol / l. The catalyst in the form of a coil 0.1 m high was charged into the reactor shown in the drawing, the diameter of the reactor D = 0.05 m, the volume of liquid in the reactor 300 ml, the reduced air velocity W = 0.01 m / s, the ratio of the weight of the catalytically active fiber to the volume of the solution (module ) M = 8.88 kg / m 3 , a phenol solution in water with a phenol oxygen content of 500 mg / l was used as the test solution. The reaction temperature is 25 ° C. Under these conditions, phenol is oxidized to phenyl phenolate. After 62 minutes of oxidation, the phenol content in the solution became zero.

Остальные примеры см. в таблице. Пример 9 демонстрирует возможность окисления сероводорода в воздухе при концентрации его в восемь раз меньше, а приведенной скорости движения воздуха в восемь раз больше, чем в примерах 4 - 6, при этом снова можно добиться отсутствия сероводорода в выходном потоке, т.е. 100% степени очистки. Примеры 10 - 12 показывают возможность окисления сульфидов в сточной воде, такой же как в примере 1, но с концентрацией сульфидов 1000 - 8000 мг/л (0.1 - 0.8)%, что шире пределов, указанных в прототипе (0.1 - 0.2%). Примеры 13 - 44 показывают влияние геометрических характеристик плетения катализатора - соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей, линейной плотности ПАН нитей, поверхностного модуля петли, суммарной линейной плотности нитей основы и утка. Отклонение текстильных параметров от заявляемых (соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей (массы основы к ПАН) 60.7 - 82.3%, линейная плотность ПАН нитей 32/2 - 32/4 текс, поверхностный модуль петли 3.17 - 3.35, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 156.3 - 211.7 текс) нецелесообразно, так как при этом ухудшается скорость растворения воздуха и при этом для поддержания достаточно высоких скоростей каталитических процессов необходимо резко повышать модуль и приведенную скорость движения воздуха в аппарате. Other examples see in the table. Example 9 demonstrates the possibility of oxidizing hydrogen sulfide in air at a concentration of eight times less, and the reduced air velocity is eight times greater than in examples 4-6, and again, the absence of hydrogen sulfide in the output stream can be achieved, i.e. 100% degree of purification. Examples 10 to 12 show the possibility of oxidation of sulfides in wastewater, the same as in example 1, but with a sulfide concentration of 1000 - 8000 mg / l (0.1 - 0.8)%, which is wider than the limits specified in the prototype (0.1 - 0.2%). Examples 13 to 44 show the influence of the geometric characteristics of the weaving of the catalyst - the ratio of the mass of the monofilament of the carrier to the mass of PAN of complex yarns, linear density of PAN yarns, surface loop module, total linear density of warp and weft threads. The deviation of the textile parameters from the claimed (the ratio of the mass of the monofilament of the carrier to the mass of PAN of complex yarns (mass of the warp to PAN) 60.7 - 82.3%, linear density of PAN threads 32/2 - 32/4 tex, surface loop module 3.17 - 3.35, total linear density of threads warp and weft 156.3 - 211.7 tex) is impractical, since in this case the dissolution rate of air is deteriorated, and in order to maintain sufficiently high speeds of catalytic processes, it is necessary to sharply increase the module and the reduced air velocity in the apparatus.

Примечание. Во всех опытах был использован один и тот же реактор, показанный на чертеже, с параметрами: высота рулона катализатора 0.1 м, диаметр реактора D = 0.05 м, объем жидкости в реакторе 300 мл. В опытах с окислением сточной воды была взята сточная вода от операции золения шкур с параметрами: ХПК (химическое потребление кислорода) - (18 000 - 20 000) мг O2/л, pH - 12.7, температура 25oC, причем предварительно вода была очищена от взвешенных частиц.Note. In all experiments, the same reactor was used, shown in the drawing, with parameters: height of the catalyst roll 0.1 m, diameter of the reactor D = 0.05 m, and the volume of liquid in the reactor 300 ml. In experiments with wastewater oxidation, wastewater was taken from an ashes of skins with parameters: COD (chemical oxygen consumption) - (18,000 - 20,000) mg O 2 / L, pH - 12.7, temperature 25 o C, and previously the water was cleared of suspended particles.

В отличие от прототипа жесткость тканой структуры катализатора позволяет использовать его не только в виде рулона, но и в других, например волнообразные, цилиндры, уложенные в различном порядке, наклонные пластины, уложенные в различных направлениях. Проведенные испытания на указанных формах катализаторов дали идентичные результаты с рулонной формой. In contrast to the prototype, the stiffness of the woven structure of the catalyst allows it to be used not only in the form of a roll, but also in others, for example, wave-like, cylinders stacked in a different order, inclined plates stacked in different directions. The tests carried out on these forms of catalysts gave identical results with a roll form.

Список литературы. List of references.

1. К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, А.А.Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л. Химия. 1976. С. 267. 1. K.F. Pavlov, P.G. Romankov, A.A. Noskov. Examples and tasks on the course of processes and apparatuses of chemical technology. L. Chemistry. 1976, p. 267.

2. (прототип). Л. Я. Терещенко, Р.Ф.Витковская, С.В.Петров. Окисление сульфидов кислородом воздуха на волокнистом катализаторе. В сб. Охрана окружающей среды и ресурсосбережение (Межвузовский сборник научных трудов.). С-П. 1995. С. 157. 2. (prototype). L. Ya. Tereshchenko, R.F. Vitkovskaya, S.V. Petrov. Oxidation of sulfides by atmospheric oxygen on a fibrous catalyst. On Sat Environmental protection and resource saving (Interuniversity collection of scientific papers.). S-P. 1995.S. 157.

3. Ю. М.Ласков, Т.Г.Федоровская, Г.Н.Жмаков. Очистка сточных вод предприятий кожевенной и легкой промышленности. М. Легкая и пищевая промышленность. 1984. С. 72. 3. Yu. M. Laskov, T.G. Fedorovskaya, G.N. Zhmakov. Wastewater treatment of leather and light industry enterprises. M. Light and food industry. 1984, p. 72.

4. Дж. Жермен. Каталитические превращения углеводородов. С. Мир. 1972. С. 247. 4. J. Germain. Catalytic conversion of hydrocarbons. C. World. 1972, p. 247.

5. Мубаракшин Г. М. Получение и исследование модифицированного ПАН волокна с ионо- и электроннообменными свойствами. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т. н. 1979. С 84. 5. Mubarakshin G. M. Production and study of modified PAN fiber with ion and electron exchange properties. Diss. for a job. student Art. ct n 1979. C 84.

6. Е.Ф.Шкапов, И.С.Анцыпович. Очистка вентиляционного воздуха и газов от сероводорода. М. 1970. 6. E.F. Shkapov, I.S. Antsypovich. Purification of ventilation air and gases from hydrogen sulfide. M. 1970.

Claims (1)

Текстильный объемный волокнистый катализатор в виде полотна, состоящего из носителя из мононитей и модифицированных ионсодержащих комплексных нитей из полиакрилонитрильных волокон, отличающийся тем, что в полотне соотношение массы мононитей носителя к массе ПАН комплексных нитей 60,7 - 82,3%, линейная плотность ПАН нитей 32/2 - 32/4 текс, поверхностный модуль петли 3,17 - 3,35, суммарная линейная плотность нитей основы и утка 156,3 - 211,7 текс, причем комплексные нити из полиакрилонитрильных волокон содержат один или два иона металлов переменной валентности. Textile volumetric fibrous catalyst in the form of a web consisting of a carrier of monofilaments and modified ion-containing complex filaments of polyacrylonitrile fibers, characterized in that the ratio of the mass of the monofilament of the carrier to the mass of PAN of the complex fibers is 60.7 - 82.3%, the linear density of PAN threads 32/2 - 32/4 tex, surface loop module 3.17 - 3.35, total linear density of warp and weft 156.3 - 211.7 tex, and multifilament yarns of polyacrylonitrile fibers contain one or two metal ions of variable valence STI.
RU97110891A 1997-06-26 1997-06-26 Textile fibrous bulked catalyst RU2118908C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97110891A RU2118908C1 (en) 1997-06-26 1997-06-26 Textile fibrous bulked catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97110891A RU2118908C1 (en) 1997-06-26 1997-06-26 Textile fibrous bulked catalyst

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2118908C1 true RU2118908C1 (en) 1998-09-20
RU97110891A RU97110891A (en) 1999-03-10

Family

ID=20194666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97110891A RU2118908C1 (en) 1997-06-26 1997-06-26 Textile fibrous bulked catalyst

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2118908C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2346569A (en) * 1998-12-30 2000-08-16 Univ Montfort Method for the production of fibrous catalysts
WO2007099293A1 (en) * 2006-02-28 2007-09-07 De Montfort University Fibrous catalyst, its preparation and use thereof
WO2009027649A2 (en) 2007-08-25 2009-03-05 De Montfort University Antimicrobial agent and/or catalyst for chemical reactions
RU2632457C1 (en) * 2016-08-09 2017-10-04 Общество с ограниченной ответственностью "7 Тех" Method of purifying water, including oil-containing one, from sulfur compounds

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Терещенко Л.Я., Витковская Р.Ф., Петров С.В. Окисление сульфидов кислородом воздуха на волокнистом катализаторе: сб. Охрана окружающей среды и ресурсосбережения, Межвузовский сб. научных трудов. - С.-П., 1995, с.157. 2. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2346569A (en) * 1998-12-30 2000-08-16 Univ Montfort Method for the production of fibrous catalysts
GB2346569B (en) * 1998-12-30 2003-03-19 Univ Montfort Method for the production of fibrous catalysts
WO2007099293A1 (en) * 2006-02-28 2007-09-07 De Montfort University Fibrous catalyst, its preparation and use thereof
US8410011B2 (en) 2006-02-28 2013-04-02 De Montfort University Fibrous catalyst, its preparation and use thereof
WO2009027649A2 (en) 2007-08-25 2009-03-05 De Montfort University Antimicrobial agent and/or catalyst for chemical reactions
RU2632457C1 (en) * 2016-08-09 2017-10-04 Общество с ограниченной ответственностью "7 Тех" Method of purifying water, including oil-containing one, from sulfur compounds

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1204060C (en) Method for mineralization of organic pollutants in water by catalytic ozonization
EP0514177B1 (en) Catalyst for treating wastewater, process for producing it, and process for trating wastewater with the catalyst
CN1176265C (en) Metal chelate-forming fiber, process for producing the same, method of trapping metal ion with the fiber, and metal chelate fiber
Akolekar et al. Catalytic wet oxidation: an environmental solution for organic pollutant removal from paper and pulp industrial waste liquor
US5770093A (en) Catalyst for treatment of waste water, method for production thereof and method for treatment of waste water therewith
Tehrani-Bagha et al. Catalytic wet peroxide oxidation of a reactive dye by magnetic copper ferrite nanoparticles
Xiang et al. Mil-53 (Fe)-loaded polyacrylonitrile membrane with superamphiphilicity and double hydrophobicity for effective emulsion separation and photocatalytic dye degradation
WO2000052252A1 (en) Fiber capable of forming metal chelate, process for producing the same, method of trapping metal ion with the fiber, and metal chelate fiber
CN100528362C (en) Method for treating waste water and method for regenerating catalyst detergent
CN104289229A (en) Preparation method for load transition metal catalyst for ozone oxidation as well as load transition metal catalyst and application thereof
KR100249936B1 (en) Method for desulfurising gas stream and absorber suitable for this method
Zhang et al. Oxygen vacancies enhancing performance of Mg-Co-Ce oxide composite for the selective catalytic ozonation of ammonia in water
RU2118908C1 (en) Textile fibrous bulked catalyst
Zhang et al. Highly dispersed β-FeOOH nanocatalysts anchored in confined membrane pores for simultaneously improving catalytic and separation performance
ES2541457T3 (en) Fibrous catalyst
CN111558371B (en) Preparation method of catalyst based on ceramic base and carbon base mixture as carrier and matched flat-plate ozone oxidation reactor
CN106045185A (en) Wastewater treatment method
Nguyen et al. Novel Nano-Fe 2 O 3-Co 3 O 4 Modified Dolomite and Its Use as Highly Efficient Catalyst in the Ozonation of Ammonium Solution
Santos et al. Degradation and mineralization of oxalic acid using catalytic wet oxidation over carbon coated ceramic monoliths
CN114011416A (en) Porous material loaded multi-metal composite Fenton-like catalyst, and preparation method and application thereof
RU2145653C1 (en) Method of preparing textile voluminous fibrous catalyst
Choe et al. Deploying radical inter-transition from OH to supported NO3 on Mono-dentate NO3--modified ZrO2 to sustain fragmentation of aqueous contaminants
Mejbar et al. High-performance of Cu@ eggshells for toxic dyes catalytic wet peroxide oxidation: kinetics, design of experiments, regeneration, and cost analysis
JP2001123381A (en) Chelate-forming fiber, its production and use thereof
Fang et al. Removal of Chromium (VI) by a Magnetic Nanoscale Zerovalent Iron–Assisted Chicken Manure-Derived Biochar: Adsorption Behavior and Synergetic Mechanism