RU2491991C1 - Катализатор для разложения озона и способ его получения - Google Patents
Катализатор для разложения озона и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491991C1 RU2491991C1 RU2012135715/04A RU2012135715A RU2491991C1 RU 2491991 C1 RU2491991 C1 RU 2491991C1 RU 2012135715/04 A RU2012135715/04 A RU 2012135715/04A RU 2012135715 A RU2012135715 A RU 2012135715A RU 2491991 C1 RU2491991 C1 RU 2491991C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- ozone
- air
- silver
- lanthanum manganate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области каталитической очистки воздуха от кислородсодержащих примесей, таких как озон, и может быть использовано, в частности, для удаления озона из воздуха. Описан катализатор для разложения озона на основе диоксида марганца, причем он выполнен из открытоячеистого ретикулированного полиуретана в форме пластин и дополнительно содержит перовскит - манганат лантана, допированный серебром при следующем соотношении компонентов, мас.%: диоксид марганца - 5-15, манганат лантана - 2-10, серебро (чернь) - 0,1-0,5, полиуретан открытоячеистый ретикулированный - остальное. Описан способ получения катализатора, включающий сушку и термическую обработку, причем термической обработке на воздухе в течение 2-3 часов при температуре 300°С подвергают раствор, содержащий в мас.%: шестиводного азотнокислого марганца - 45-55; манганата лантана - 20-25; нитрата серебра - 0,1-0,5, после чего полученную композицию, имеющую указанный выше состав, размалывают, отбирают фракции размером менее 10 мкм и наносят на высокопористую проницаемую матрицу, выполненную из открытоячеистого ретикулированного пенополиуретана и предварительно обработанную клеящим раствором преполимера полиуретана - высокомолекулярных продуктов реакции полиприсоединения диизоцианатов с полиолами, отверждаемыми влагой воздуха. Технический эффект - получение высокоэффективного катализатора для разложения озона в воздухе при комнатной температуре, выдерживающего нагрузки до 25000 обратных часов, а также снижение трудоемкости, материалоемкости и энергоемкости его производства. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.
Description
Заявляемое изобретение относится к области каталитической очистки воздуха от кислородсодержащих примесей, таких как озон, и может быть использована в устройствах систем кондиционирования воздуха, в частности для удаления озона из воздуха, подаваемого в кабины самолетов, очистки выбросных газов промышленных производств, разложения остаточного озона в технологических процессах озонирования воды, а также для очистки сточных вод, обработки полупроводников в микроэлектронике.
Из уровня техники известен катализатор, используемый для разложения озона, и способ его получения (см. патент US №5221649 «Catalysts and methods for ozone decomposition)), дата подачи 21.02.1992 г., дата выдачи 22.06.1996 г.). Катализатор представляет собой неактивный носитель типа: глина, углерод, диоксид марганца, на который осаждают один из оксидов металла из группы Cu, Со, Fe, Ni, Ag. В состав катализатора входят, мас.%: глина - 10-50; диоксид марганца 20-90 и один из оксидов металла из группы Co, Ni и Ag в количестве 1-30% от общего количества оксида марганца.
Недостатком известного катализатора является его низкая активность в реакции разложения озона. При использовании глины в составе катализатора заметно снижается прочность катализатора в присутствии водяных паров.
Известен катализатор для разложения озона, который отличается длительной продолжительностью эксплуатации. Однако в его состав входят такие дорогостоящие металлы, как Ti, Ag, Au, а также вводят такие добавки, как Pt, Ru, Re, Os, Rh, Pd (см. патент US №5002920 «Catalyst for ozone decomposition)), дата подачи 31.10.1989 г., дата выдачи 26.03.1991 г.).
Недостатком данного катализатора является применение при его приготовлении дефицитных вышеуказанных благородных металлов.
Известен катализатор разложения озона гопталюм марки ГТТ, который содержит 30-40% МпО2, 20-30% CuO, 30-50% талюма (смесь моно - и диалюминатов кальция), и его модификация, содержащая оксид никеля (см. патент РФ на изобретение №2077946 «Катализатор для разложения озона», дата подачи 12.01.1996 г.опубликовано 27.04.1997 г.).
Однако катализаторы марки ГТТ имеют недостатки: в их состав входит оксид никеля, являющийся веществом I класса опасности. Кроме того, при низких температурах заметно снижается каталитическая активность во влажном газовом потоке, а также снижается эффективность очистки газа при увеличении газодинамических нагрузок вследствие истирания катализатора, уноса активной фазы. Увеличение высоты слоя катализатора влечет за собой резкое увеличение гидравлического сопротивления. Помимо этого, требуется применение устройств, фиксирующих слой катализатора, пылефильтров.
Из уровня техники известен способ получения катализатора процесса разложения озона, для осуществления которого используют щелочные растворы перманганата калия, что приводит к снижению активности катализатора. Кроме того, при осуществлении данного способа приготовления катализатора образуется большой объем сточных вод (см. заявка Японии №(В4) N 4-35223, кл. B01J 23/84, 1987 г.)
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является катализатор очистки воздуха от кислородсодержащих примесей, в том числе озона, на основе диоксида марганца, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан и диоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диоксид марганца - 5-15
Диоксид титана - 0,05
Титан - остальное
Катализатор выполнен из частиц титана размером 0,2-1,6 мм, спрессованных до пористости 15-65 об.% слоем 1-10 мм в форме стакана, труб, пластин, стержней, полусфер и др. и спеченных при 1100-1200°C. При этом диоксид марганца осажден на поверхность спеченных частиц и в поры основы путем погружения в раствор, содержащий 45-55 мас.% азотнокислого марганца при 50-7-°C с выдержкой 0,5-й ч. После чего образец высушивают на воздухе и затем термообрабатывают при 300°C в течение 2-3 ч. (см. патент РФ 2052287 «Катализатор очистки воздуха от кислородсодержащих примесей и способ его приготовления», дата подачи 26.08.1993 г., опубликовано 20.01.1996 г.).
Недостатки прототипа обусловлены повышенной материалоемкостью, энергоемкостью и трудоемкостью операций приготовления катализатора, требующих калибровки частиц титана, прессование, спекание при высокой температуре (при этом для титана требуется использование водородной или вакуумной печи), а также многократное проведение таких операций, как пропитки и термообработки.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является получение высокоэффективного катализатора для разложения озона в воздухе при комнатной температуре, выдерживающего нагрузки до 25000 обратных часов, а также снижение трудоемкости, материалоемкости и энергоемкости его производства.
Указанный результат достигается тем, что катализатор для разложения озона на основе диоксида марганца, согласно изобретению выполнен из открытоячеистого ретикулириованного полиуретана в форме пластин и дополнительно содержит перовскит - манганат лантана, допированный серебром при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диоксид марганца - 5-15
Манганат лантана - 2-10
Серебро (чернь) - 0,1-0,5
Полиуретан открытоячеистый ретикулированный - остальное.
Указанный результат достигается тем, что способ получения катализатора для разложения озона по п.1, включающий сушку и термическую обработку, согласно изобретению термической обработке на воздухе в течение 2-3 часов при температуре 300°C подвергают раствор, содержащий (мас.%) шестиводного азотнокислого марганца - 45-55; манганата лантана - 20-25; нитрата серебра - 0,1-0,5, после чего полученную композицию, имеющую следующий состав ингредиентов, мас.%: диоксид марганца - 5-15; манганат лантана - 2-10; серебро (чернь) - 0,1-0,5, размалывают, отбирают фракции размером менее 10 мкм и наносят на высокопористую проницаемую матрицу, выполненную из открытоячеистого ретикулированиого пенополиуретана и предварительно обработанную клеящим раствором преполимера полиуретана - высокомолекулярных продуктов реакции полиприсоединения диизоцианатов с полиолами, отверждаемыми влагой воздуха.
Предлагаемый способ получения катализатора для разложения озона не предусматривает проведения трудоемких операций, таких как калибровка частиц, прессование, спекание при высокой температуре, многократные пропитки и термообработки, что, в свою очередь, существенно сокращает и упрощает технологический процесс.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».
Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где
Фиг.1 - катализатор для разложения озона в сборе с газоподводящими кожухами;
Фиг.2 - график степени конверсии озона в кислород в зависимости от концентрации озона при 22°C и нагрузке на катализатор 25000 ч-1.
Осуществление заявляемого изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения.
Пример №1.
Брали раствор, содержащий 45 мас.% соли азотнокислого марганца, 20% манганата лантана, 0,5% нитрата серебра и подвергали термообработке при 300°C в течение 2 часов с последующим размолом на шаровой мельнице с отбором фракций размером менее 10 мкм. Полученную активную высокодисперсную композицию наносили на пластины, изготовленные из открытоячеистого ретикулированного пенополиуретана размерами 300×200×10 мм с размером ячейки 2-3 мм и предварительно обработанные клеящим раствором преполимера полиуретана - высокомолекулярных продуктов реакции полиприсоединения диизоцианатов с полиолами, отверждаемыми влагой воздуха.
Пример №2.
Композицию готовили аналогичным образом, указанным в примере №1, при этом концентрацию азотнокислого марганца, манганата лантана и нитрата серебра увеличили соответственно до 55,0, 25,0 и 1,0 мас.%; термообработку при 300°С до 3 часов.
Увеличение на порядок скорости воздушного потока мало влияет на степень превращения озона в воздухе, разрушения катализатора не происходит.
Кроме того, были проведены испытания с целью изучения степени превращения озона в озоно-воздушной смеси с использованием составов с различным соотношением ингредиентов, различными нагрузками на катализатор и при различной температуре.
Полученные результаты приведены в Таблице.
Кроме того, были проведены сравнительные испытания прототипа и заявляемого катализатора.
По полученным данным эффективность предлагаемого катализатора превосходит эффективность прототипа, так, например, при скорости воздушного потока 100000 ч-1, концентрации озона 100 ppm степень разложения озона при различных температурах составила: 50°C - 28%; 100°C - 50%; 150°C - 65%; 200°C - 75%; 250°C - 81%; 300°C - 90%; 350°C - 98%.
Как видно из приведенных примеров и таблицы, предлагаемый состав катализатора для разложения озона и способ его приготовления позволяет подбирать концентрацию ингредиентов в зависимости от условий эксплуатации, влажности газа и др.
В то же время для реакции разложения озона температурные факторы не имеют существенного значения. Предлагаемый к защите способ позволяет получать катализатор, обладающий высокой степенью очистки от озона в широком интервале температур.
Таким образом, полученный по заявляемому способу катализатор для разложения озона позволяет проводить эффективную очистку газовых смесей от озона в системах водоподготовки, очистку сточных вод, обработку полупроводников в микроэлектронной промышленности, а также дезинфекцию и позволяет решить широкий круг проблем, в том числе экологических и технологических.
Claims (2)
1. Катализатор для разложения озона на основе диоксида марганца, отличающийся тем, что выполнен из открытоячеистого ретикулированного полиуретана в форме пластин, на который нанесена композиция, дополнительно содержащая перовскит - манганат лантана, допированный серебром при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диоксид марганца 5-15
Манганат лантана 2-10
Серебро (чернь) 0,1-0,5
Полиуретан открытоячеистый ретикулированный Остальное
2. Способ получения катализатора для разложения озона по п.1, включающий сушку и термическую обработку, отличающийся тем, что термической обработке на воздухе в течение 2-3 ч при температуре 300°С подвергают раствор, содержащий, мас.%: шестиводного азотнокислого марганца - 45-55; манганата лантана - 20-25; нитрата серебра - 0,1-0,5, после чего полученную композицию, имеющую следующий состав ингредиентов, мас.%: диоксид марганца - 5-15; манганат лантана - 2-10; серебро (чернь) - 0,1-0,5, размалывают, отбирают фракции размером менее 10 мкм и наносят на высокопористую проницаемую матрицу, выполненную из открытоячеистого ретикулированного пенополиуретана и предварительно обработанную клеящим раствором преполимера полиуретана - высокомолекулярных продуктов реакции полиприсоединения диизоцианатов с полиолами, отверждаемыми влагой воздуха.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012135715/04A RU2491991C1 (ru) | 2012-08-20 | 2012-08-20 | Катализатор для разложения озона и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012135715/04A RU2491991C1 (ru) | 2012-08-20 | 2012-08-20 | Катализатор для разложения озона и способ его получения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2491991C1 true RU2491991C1 (ru) | 2013-09-10 |
Family
ID=49164805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012135715/04A RU2491991C1 (ru) | 2012-08-20 | 2012-08-20 | Катализатор для разложения озона и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2491991C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110653005A (zh) * | 2017-12-14 | 2020-01-07 | 吉林师范大学 | 一种非均相多金属氧酸盐催化剂的应用 |
| RU2756267C1 (ru) * | 2021-03-26 | 2021-09-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Противогаз с плазменно-фотокаталитической системой очистки воздуха и резервным источником воздухоснабжения |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2052287C1 (ru) * | 1993-08-26 | 1996-01-20 | Бельских Любовь Ивановна | Катализатор очистки воздуха от кислородсодержащих примесей и способ его приготовления |
| US20010055554A1 (en) * | 1999-11-30 | 2001-12-27 | Engelhard Corporation | Method and device for cleaning the atmosphere |
| RU2411984C2 (ru) * | 2009-02-26 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр ТИМИС" | Способ получения материала для разложения озона и материал |
| WO2011144564A1 (de) * | 2010-05-21 | 2011-11-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Lüfterrad mit einer katalysator-oberfläche für ein raumluft -abzugsgerät, raumluft-abzugsgerät mit einem solchen lüfterrad und verfahren zur herstellung eines solchen lüfterrades |
| RU2440186C2 (ru) * | 2006-05-23 | 2012-01-20 | Байер Текнолоджи Сервисиз Гмбх | Термостойкий катализатор для газофазного окисления |
-
2012
- 2012-08-20 RU RU2012135715/04A patent/RU2491991C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2052287C1 (ru) * | 1993-08-26 | 1996-01-20 | Бельских Любовь Ивановна | Катализатор очистки воздуха от кислородсодержащих примесей и способ его приготовления |
| US20010055554A1 (en) * | 1999-11-30 | 2001-12-27 | Engelhard Corporation | Method and device for cleaning the atmosphere |
| RU2440186C2 (ru) * | 2006-05-23 | 2012-01-20 | Байер Текнолоджи Сервисиз Гмбх | Термостойкий катализатор для газофазного окисления |
| RU2411984C2 (ru) * | 2009-02-26 | 2011-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр ТИМИС" | Способ получения материала для разложения озона и материал |
| WO2011144564A1 (de) * | 2010-05-21 | 2011-11-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Lüfterrad mit einer katalysator-oberfläche für ein raumluft -abzugsgerät, raumluft-abzugsgerät mit einem solchen lüfterrad und verfahren zur herstellung eines solchen lüfterrades |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110653005A (zh) * | 2017-12-14 | 2020-01-07 | 吉林师范大学 | 一种非均相多金属氧酸盐催化剂的应用 |
| CN110653005B (zh) * | 2017-12-14 | 2022-03-15 | 吉林师范大学 | 一种非均相多金属氧酸盐催化剂的应用 |
| RU2756267C1 (ru) * | 2021-03-26 | 2021-09-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Противогаз с плазменно-фотокаталитической системой очистки воздуха и резервным источником воздухоснабжения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109107567B (zh) | 一种M-MnOX-CeO2催化剂及其应用 | |
| CN108325536B (zh) | 一种催化VOCs的锰-铜基复合氧化物掺杂稀土元素的催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105478136B (zh) | 一种协同低温等离子体催化降解工业有机废气的催化剂及其制备方法与应用 | |
| JP2021506583A (ja) | ホルムアルデヒド酸化を触媒するための触媒並びにその調製及び使用 | |
| CN110773158B (zh) | 基于金属单原子的室温催化净化VOCs的材料及其制备方法 | |
| CN111151306B (zh) | 一种整体催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101695651B (zh) | 一种铜铁改性活性炭吸附剂及其制备方法 | |
| CN104772110B (zh) | 一种可见光响应型空气净化器光触媒滤网及其制备方法 | |
| CN107790152B (zh) | 一种用于脱除有害气体的催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102489305A (zh) | 一种催化分解n2o的过渡金属复合氧化物催化剂及其制备方法 | |
| CN107282068A (zh) | 铜氧化物柱撑层状氧化锰催化剂及其制备方法及应用 | |
| CN113144894A (zh) | 常温常压可视化降解甲醛及VOCs的功能材料及其制备方法 | |
| CN111939896B (zh) | 常温催化臭氧分解的液体催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN111068666A (zh) | 一种海泡石负载贵金属甲醛室温氧化催化剂及其制备方法 | |
| CN113101898A (zh) | 一种多孔颗粒状分子筛VOCs吸附剂及制备方法 | |
| RU2491991C1 (ru) | Катализатор для разложения озона и способ его получения | |
| CN109012695A (zh) | 一种催化氧化甲醛的结构化催化剂的制备方法、由此得到的结构化催化剂及其应用 | |
| CN101693193A (zh) | 一种稀土-Cu-Fe活性炭吸附剂及制备方法和应用 | |
| CN110013858B (zh) | 一氧化碳净化用四氧化三钴整体式催化剂的制备方法 | |
| CN104324737A (zh) | 一种整体式常温低浓度一氧化碳催化剂及其制备和应用 | |
| CN109201044B (zh) | 一种钾掺杂γ二氧化锰催化剂及其制备方法和用途 | |
| CN116212853A (zh) | δ-MnO2催化材料及其制备方法和在可降解甲醛的滤网制备中的应用 | |
| CN111167281A (zh) | 用于甲醛分解的锰铈氧化物/活性炭复合材料及其制备方法 | |
| JP5503155B2 (ja) | 一酸化炭素除去フィルター | |
| CN101480615A (zh) | 一种分解笑气催化剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |