RU2629668C1 - Способ получения катализатора - Google Patents

Способ получения катализатора Download PDF

Info

Publication number
RU2629668C1
RU2629668C1 RU2016122372A RU2016122372A RU2629668C1 RU 2629668 C1 RU2629668 C1 RU 2629668C1 RU 2016122372 A RU2016122372 A RU 2016122372A RU 2016122372 A RU2016122372 A RU 2016122372A RU 2629668 C1 RU2629668 C1 RU 2629668C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
activated carbon
solution
catalyst
volume
impregnation
Prior art date
Application number
RU2016122372A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Михайлович Мухин
Тимур Валерьевич Гиматдинов
Израиль Иосифович Гарцман
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика")
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 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") filed Critical Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика")
Priority to RU2016122372A priority Critical patent/RU2629668C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2629668C1 publication Critical patent/RU2629668C1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88—Molybdenum
    • B01J23/885—Molybdenum and copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/08—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents with metals
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к сорбционной технике, в частности к получению сорбентов-катализаторов путем пропитки активного угля (АУ) растворами каталитических добавок для использования их в индивидуальных и коллективных средствах защиты органов дыхания фильтрующего типа с целью удаления токсичных химикатов (ТХ) из воздуха, а также защиты окружающей среды от промышленных выбросов. Предложенный способ включает приготовление пропиточного раствора каталитических добавок, содержащего медь, цинк, молибден, серебро и ТЭДА, пропитку зерен активированного угля раствором, их вылеживание и термообработку, при этом в качестве активированного угля используют активированный уголь на основе косточек плодов персика и абрикоса с объемом микропор 0,61-0,75 см3/г и объемом мезопор 0,20-0,30 см3/г, вылеживание осуществляют в течение 2,1-2,5 ч с последующей сушкой продукта при температуре 60-70°С. Технический результат заключается в повышении времени защитного действия (ВЗД) по плохосорбирующимся ТХ арсину (H3As) и фосфину (РН3). 3 пр.

Description

Изобретение относится к сорбционной технике, в частности к получению сорбентов-катализаторов путем пропитки активного угля (АУ) растворами каталитических добавок для использования их в индивидуальных и коллективных средствах защиты органов дыхания фильтрующего типа с целью удаления токсичных химикатов (ТХ) из воздуха, а также защиты окружающей среды от промышленных выбросов.
Известен способ получения катализатора, включающий нанесение на активный уголь с долей микропор 0,6-0,7 от общего суммарного объема пор методом пропитки каталитическими добавками с концентрацией меди 5-20 мас.%, молибдена 1-10 мас.%, серебра до 0,5 мас.%, в аммиачном растворе термообработку при 170-225°С в атмосфере воздуха или инертного газа, дополнительную пропитку водным раствором триэтилендиамина (ТЭДА) в количестве 1,0-7,5 мас.% и окончательную сушку (низкотемпературную термообработку) при 65-130°С (см. пат. США №4801311, кл. В01D 55/04, опубл. 31.01.89).
Недостатками известного способа являются высокие нормы расхода меди и молибдена и низкая стабильность такого катализатора при хранении.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения катализатора, включающий приготовление пропиточного раствора каталитических добавок, содержащего медь, молибден, серебро и ТЭДА, пропитку зерен АУ раствором и их термообработку, отличающейся тем, что пропиточный раствор дополнительно содержит цинк, АУ берут с долей микропор 0,40-0,55 от общего суммарного объема пор, а пропитанные зерна вылеживают в течение 1,0-2,0 ч, после чего термообрабатывают в одну стадию при температуре в слое 120-135°С, при этом пропиточный раствор готовят со следующей концентрацией каталитических добавок, мас.%: меди 4,6-7,6; молибдена 1,5-3,1; цинка 2,6-4,2; серебра 0,10-0,15; ТЭДА 2,5-5,0 (см. пат. РФ №2228902. Кл. С01В 31/08, В01J 20/20, 21/18, опубл. 20.05.04).
Недостатком прототипа является невысокое время защитного действия (ВЗД) катализатора по плохосорбирующимся ТХ арсину (H3As) и фосфину (РН3).
Техническим результатом (целью изобретения) является повышение ВЗД по плохосорбирующимся ТХ арсину (H3As) и фосфину (РН3). Данные ТХ являются тестовыми веществами в противогазовой технике.
Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим приготовление пропиточного раствора каталитических добавок, содержащего медь, цинк, молибден, серебро и ТЭДА, пропитку зерен АУ раствором, их вылеживание и термообработку, отличающийся тем, что в качестве АУ используют АУ на основе косточек плодов персика и абрикоса с объемом микропор 0,61-0,75 см3/г и объемом мезопор 0,20-0,30 см3/г, вылеживание осуществляют в течение 2,1-2,5 часа с последующей сушкой продукта при температуре 60-70°С.
Отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, в качестве активного угля используют активный уголь на основе косточек плодов персика и абрикоса с объемом микропор 0,61-0,75 см3/г и объемом мезопор 0,20-0,30 см3/г, вылеживание осуществляют в течение 2,1-2,5 часа с последующей сушкой продукта при температуре 60-70°С.
Авторам из научно-технической и патентной литературы неизвестен способ получения катализатора, в котором в качестве активного угля используют активный уголь на основе косточек плодов персика и абрикоса с объемом микропор 0,61-0,75 см3/г и объемом мезопор 0,20-0,30 см3/г, вылеживание осуществляют в течение 2,1-2,5 часа, с последующей сушкой продукта при температуре 60-70°С.
Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.
Поглощение плохосорбирующихся ТХ из воздуха катализаторами на основе АУ протекает по одновременному механизму каталитического разложения ТХ и физической адсорбции, при этом часть ТХ сорбируется в микропорах, а другая часть химически связывается каталитическим комплексом. Развитие в основе катализатора достаточного объема мезопор позволяет осадить в них основной объем каталитических добавок (сформировать на их поверхности каталитические комплексы), избегая блокировки основного объема сорбирующих микропор. Проведенный анализ исходного сырья для получения АУ показал, что пористая структура такого типа может быть сформирована на основе косточек абрикоса и персика, относящихся к уплотненному растительному сырью. Однако конкретные значения объемов микропор и мезопор могут быть установлены только экспериментально. Операции вылеживание, предварительная сушка и термообработка пропитанной основы позволяют обеспечивать равномерное распределение добавок в пористой структуре АУ, что, безусловно, сказывается на стабильности катализатора и повышении ВЗД. Окончательные режимы получения предлагаемого катализатора были найдены опытным путем.
Способ осуществляется следующим образом.
Берут АУ на основе косточек абрикоса и персика, имеющих одинаковый тип уплотнения растительной основы с объемом микропор 0,61-0,75 см3/г и объемом мезопор 0,20-0,30 см3/г при общем развитии суммарного объема пор 1,1 см3/г. В реакторе готовят пропиточный раствор с концентрацией каталитических добавок, мас.%: меди 6,0-7,0; молибдена 2,5-3,0; цинка 2,5-3,0; серебра не менее 0,10; ТЭДА не менее 1,3. В пропиточный аппарат загружают АУ, заливают его приготовленным раствором и включают вращение барабана. Время пропитывания 15 минут. После пропитывания влажный продукт выгружают на противни и вылеживают на воздухе в течение 2,1-2,5 часа. После вылеживания осуществляют сушку при температуре 60-70°С в течение 10-20 мин. Затем проводят термическую обработку продукта в атмосфере воздуха (печи КС, вращающейся печи или аппарате другого типа) при температуре в слое 120-135°С в течение 1,5-2,0 часа.
Готовый катализатор выгружают из печи и направляют на испытания. Сорбционную активность катализатора по арсину и фосфину определяют на приборе ДП-2 BP 4910500 при следующих условиях:
Концентрация паров фосфина/арсина - 5 мг/л
Высота слоя катализатора - 2 см
Удельный объемный расход паровоздушной смеси 0,5 л/мин.⋅см2
Относительная влажность воздуха 90%
Полученный по предложенному способу катализатор имел ВЗД по арсину 28-34 мин, а по фосфину 25-28 мин.
Следующие примеры поясняют сущность изобретения.
Пример 1
В реактор емкостью 10 л заливают 1,2 л дистиллированной воды и 1,1 л аммиачной воды. Раствор подогревают до температуры 40°С, затем в емкость вводят окись цинка в количестве 210 г (в пересчете на концентрацию цинка в пропиточном растворе 2,5 мас.%), тщательно перемешивают и добавляют 660 г углекислого аммония. Раствор снова перемешивают и вводят 580 г углекислой основной меди (в пересчете на медь 6 мас.%). После полного растворения соли меди в реактор загружают молибденовокислый аммоний в количестве 210 г (в пересчете на молибден 2,5 мас.%), затем добавляют азотнокислое серебро в количестве 10 г (в пересчете на серебро 0,10 мас.%) и ТЭДА в количестве 150 г (1,3 мас.%)
Общий объем раствора 5,2 л.
В пропиточный аппарат загружают 5 кг АУ марки МеКС ТУ 2568-028-04838763-97 с размером зерен 0,5-1,5 мм, объемом микропор 0,61 см3/г и объемом мезопор 0,26 см3/г. Общий суммарный объем пор составляет 1,1 см3/г.
Заливают АУ приготовленным пропиточным раствором и включают вращение барабана. Время пропитывания 15 минут. После пропитывания зерна вылеживают в течение 2,1-2,5 часа с последующей сушкой продукта при температуре 60-70°С в течение 15 минут.
Термическую обработку производят в печи КС в атмосфере воздуха, подаваемого вентилятором и подогреваемого в электрокалорифере, в одну стадию при температуре в слое 120°С в течение 1,5 часа.
Продукт выгружают в специальную металлическую емкость и направляют на испытания.
Полученный катализатор имел ВЗД по арсину 28 мин, по фосфину 25 мин.
Пример 2
Осуществление процесса, как в примере 1, за исключением того, что используют АУ на основе косточек абрикоса с объемом микропор 0,75 см3/г и объемом мезопор 0,30 см3/г. После пропитки вылеживание продукта осуществляли в течение 2,5 ч, а сушку проводили при температуре 70°С.
Полученный катализатор имел ВЗД по арсину 30 мин, по фосфину 27 мин.
Пример 3
Осуществление процесса, как в примере 1, за исключением того, что используют АУ на основе косточек персика с объемом микропор 0,70 см3/г и объемом мезопор 0,5 см3/г, а сушку вели при температуре 65°С.
Полученный катализатор имел ВЗД по арсину 34 мин, по фосфину 28 мин.
Катализатор, полученный по способу, изложенному в прототипе (см. пат. РФ №2228902), имел ВЗД по арсину 22 мин, а по фосфину 20 мин.
Как показали проведенные исследования, если объем микропор АУ составляет меньше 0,61 см3/г снижается доля сорбированных ТХ, а при развитии объема микропор до 0,75 см3/г падает доля мезопор в суммарном объеме пор, что ухудшает каталитическое связывание ТХ. Относительно объема мезопор было показано, что при их развитии менее 0,20 см3/г уменьшается поверхность для формирования каталитических комплексов и снижается объем каталитически связанного ТХ, а при развитии их выше 0,30 см3/г начинает снижаться доля микропор, что в обоих случаях приводит к снижению ВЗД по исследуемым ТХ.
Исследования показали, что при снижении времени вылеживания менее 2,1 ч не достигается равномерность распределения добавок в объеме пор угля, что снижает ВЗД, а при времени вылеживания выше 2,5 ч неоправданно увеличивается продолжительность технологического процесса.
Исследования предварительной сушки продукта показали, что при температуре ниже 60°С не достигается равномерность распределения каталитических добавок, что приводит к снижению ВЗД, а при температуре выше 70°С возрастают энергозатраты.
Из вышеизложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно повышение ВЗД катализатора по арсину и фосфину в малых слоях, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Claims (1)

  1. Способ получения катализатора, включающий приготовление пропиточного раствора каталитических добавок, содержащего медь, цинк, молибден, серебро и триэтилендиамин, пропитку зерен активного угля раствором, их вылеживание и термообработку, отличающийся тем, что в качестве активного угля используют активный уголь на основе косточек плодов персика и абрикоса с объемом микропор 0,61-0,75 см/г и объемом мезопор 0,20-0,30 см3/г, вылеживание осуществляют в течение 2,1-2,5 ч, с последующей сушкой продукта при температуре 60-70°C.
RU2016122372A 2016-06-07 2016-06-07 Способ получения катализатора RU2629668C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016122372A RU2629668C1 (ru) 2016-06-07 2016-06-07 Способ получения катализатора

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016122372A RU2629668C1 (ru) 2016-06-07 2016-06-07 Способ получения катализатора

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2629668C1 true RU2629668C1 (ru) 2017-08-31

Family

ID=59797616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016122372A RU2629668C1 (ru) 2016-06-07 2016-06-07 Способ получения катализатора

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2629668C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677480C1 (ru) * 2018-04-27 2019-01-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Способ получения катализатора для окисления фосфина

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4801311A (en) * 1985-03-18 1989-01-31 Westvaco Corporation Method and apparatus for removing hydrogen cyanide, cyanogen and cyanogen chloride from air
US5063196A (en) * 1989-06-23 1991-11-05 Calgon Carbon Corporation Chromium-free impregnated activated carbon for adsorption of toxic gases and/or vapors
RU2228902C1 (ru) * 2003-03-03 2004-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" Способ получения катализатора
RU2417121C1 (ru) * 2009-10-12 2011-04-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Способ получения катализатора

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4801311A (en) * 1985-03-18 1989-01-31 Westvaco Corporation Method and apparatus for removing hydrogen cyanide, cyanogen and cyanogen chloride from air
US5063196A (en) * 1989-06-23 1991-11-05 Calgon Carbon Corporation Chromium-free impregnated activated carbon for adsorption of toxic gases and/or vapors
RU2228902C1 (ru) * 2003-03-03 2004-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" Способ получения катализатора
RU2417121C1 (ru) * 2009-10-12 2011-04-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Способ получения катализатора

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677480C1 (ru) * 2018-04-27 2019-01-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Способ получения катализатора для окисления фосфина

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0467486B1 (en) Process for producing high surface area activated carbon
US8664153B1 (en) Activated carbon as an adsorbent composition
Osasona et al. Activated carbon from spent brewery barley husks for cadmium ion adsorption from aqueous solution
EP3406566A1 (en) Porous carbon material, method for manufacturing same, filter, sheet, and catalyst carrier
RU2629668C1 (ru) Способ получения катализатора
Ndifor-Angwafor et al. Biosorption of amaranth red in aqueous solution onto treated and untreated lignocellulosic materials (pineapple peelings and coconut shells)
CN103566893A (zh) 一种牡蛎壳改性活性炭脱硫剂及其制备方法
JP3924381B2 (ja) 水中に溶解した砒素を吸着除去する方法
JPH0466813B2 (ru)
RU2362733C1 (ru) Способ обработки углеродного мезопористого гемосорбента
RU2228902C1 (ru) Способ получения катализатора
RU2417121C1 (ru) Способ получения катализатора
CN111389366A (zh) 一种活性炭的改性方法、改性的活性炭及其应用
CA2676548C (en) Filtration media having a chemical reagent
CN109926033A (zh) 改性小孔分子筛吸附剂及其制备方法和用途
RU2333887C1 (ru) Способ получения сорбента
Alabi et al. Biosorption of phosphate ion on Albizia Lebbeck Seed Pod with and without organic acid modification
RU2237513C1 (ru) Способ получения хемосорбента
RU2393012C1 (ru) Способ получения сорбента для очистки питьевой воды
RU2228792C1 (ru) Способ получения адсорбента
Ilayaraja et al. Synthesis and adsorption properties of chitosan cross linked with phenol–formaldehyde resin for the removal of heavy metals and dyes from water
RU2019288C1 (ru) Способ получения хемосорбента
RU2281158C1 (ru) Способ получения сорбента-катализатора
CN105197928A (zh) 一种高比表面积活性炭的制备方法
RU2236902C1 (ru) Способ получения сорбента - катализатора