способ получения катализатора окисления оксида углерода

Формула изобретения

Способ получения катализатора окисления оксида углерода, включающий смешение диоксида марганца и оксида меди со связующим бентонитовой глиной, формование гранул, сушку, дробление и термообработку, отличающийся тем, что перед формованием гранул смесь диоксида марганца и оксида меди со связующим бентонитовой глиной обрабатывают путем электродиализа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки газов от вредных примесей и может быть использовано для приготовления катализатора, применяемого для очистки газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания и выбросах промышленных предприятий, для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, а также для других индустриальных и природоохранных целей.

Известен способ получения катализатора для очистки газовых смесей от токсичных примесей, в частности от оксида углерода, включающий добавление к виброизмельченному порошку активной окиси алюминия марки А-1 раствора нитрата меди, формование гранул в шнек-грануляторе диаметром фильеры 2,0-2,5 мм, термообработку полученных гранул при температуре 280-300^oC в течение 3-4 часов с последующей пропиткой раствором нитрата марганца и повторную термообработку (А. с. СССР N 986482 от 31.03.80 г., кл. B 01 J 23/84, B 01 D 53/36).

Недостатком известного способа является сложность проведения технологического процесса приготовления катализатора, обусловленная необходимостью пропитки термообработанных гранул катализатора раствором нитрата марганца и последующей термообработкой.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения катализатора окисления оксида углерода, включающий смешение диоксида марганца и оксида меди в виде водной суспензии со связующим бентонитовой глиной, формование гранул, сушку, дробление и термообработку в кипящем слое при отношении объема гранул катализатора к объему подаваемого воздуха 1:(3000-15000) (Пат. РФ N 2054322 от 01.03.94 г., кл. B 01 J 37/04, 23/84).

Недостатком указанного способа является низкая каталитическая активность полученного катализатора в окислении оксида углерода.

Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи - повышение каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода, что достигается предложенным способом, включающим смешение диоксида марганца и оксида меди со связующим бентонитовой глиной, формование гранул, сушку, дробление и термообработку.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что перед формованием гранул смесь диоксида марганца и оксида меди со связующим бентонитовой глиной обрабатывают путем электродиализа.

Способ осуществляется следующим образом.

Смешивают диоксид марганца и оксид меди со связующим бентонитовой глиной в виде водной суспензии. Полученную смесь фильтруют, промывают водой, загружают в камеру электродиализатора и обрабатывают в течение 10-15 часов при градиенте потенциала 50-300 В/см. После обработки смесь загружают в лопастной смеситель с паровой рубашкой и ведут процесс пластификации пасты в течение 10-20 минут. Полученную пасту формуют на шнек-грануляторе при давлении 35-45 атм и температуре 100-120^oC. Сформованные гранулы сушат при температуре 20-50^oC, дробят, отсеивают фракцию 1-3 мм и проводят термообработку при температуре 250-350^oC. Полученный катализатор имеет следующий состав: диоксид марганца - 61мас.%, оксид меди - 17мас.%, бентонитовая глина - 12мас.%, примеси - остальное. Каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 2,99-3,15 ммоль/г. Каталитическая активность в окислении оксида углерода для катализатора, полученного по известному способу, составила 0,45-0,50 ммоль/г.

Пример 1.

Берут 1 кг пасты диоксида марганца с влажностью 50% и 0,35 кг пасты оксида меди с влажностью 60%, загружают в смеситель, добавляют 1,5 л воды, перемешивают в течение 30 минут. С началом перемешивания добавляют 0,09 кг связующего бентонитовой глины. Полученную суспензию фильтруют, промывают водой, загружают в камеру электродиализатора и обрабатывают в течение 10 часов при градиенте потенциала 50 В/см. После обработки продукт загружают в лопастной смеситель с паровой рубашкой и ведут процесс пластификации пасты в течение 15 минут до влажности 30%. Полученную пасту формуют на шнек-грануляторе при давлении 35 атм и температуре 110^oC. Сформованные гранулы сушат при температуре 50^oC в течение 8 часов, дробят, отсеивают фракцию 1-3 мм и проводят термообработку в кипящем слое воздухом при температуре 300^oC. Каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 2,99 ммоль/г.

Пример 2.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением градиента потенциала, который составил 200 В/см. Каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 3,09 ммоль/г.

Пример 3.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением градиента потенциала, который составил 300 В/см. Каталитическая активность в окислении оксида углерода составила 3,08 ммоль/г.

Результаты исследования влияния градиента потенциала на каталитическую активность катализатора в окислении оксида углерода приведены в таблице.

Как следует из данных, приведенных в таблице, наибольшая каталитическая активность в окислении оксида углерода наблюдается при обработке смеси диоксида марганца и оксида меди со связующим бентонитовой глиной путем электродиализа перед формованием гранул.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Повышение каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода при обработке перед формованием смеси диоксида марганца и оксида меди со связующим бентонитовой глиной путем электродиализа обусловлено, вероятно, следующими причинами. Во-первых, известно, что активными каталитическими центрами в реакции окисления оксида углерода являются локальные участки взаимных контактов частиц диоксида марганца (активный компонент) и оксида меди (промотор). Однако в процессе получения диоксида марганца на поверхности образующихся частиц адсорбируется значительное количество сульфат-ионов, которые, как известно, являются сильным каталитическим ядом для оксидных систем в реакции окисления оксида углерода. Очевидно, что отмывка водой не приводит к полному удалению сульфат-ионов с поверхности частиц диоксида марганца и поэтому имеет место частичное отравление каталитических центров. Однако при обработке путем электродиализа происходит практически полное удаление сульфат-ионов с поверхности частиц диоксида марганца, при этом каталитические центры сохраняют высокую активность, что и приводит в конечном итоге к повышению каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода. Во-вторых, при получении оксида меди на поверхности его частиц также адсорбируется значительное количество сульфата-ионов, что дает результат, описанный выше, но обработка путем электродиализа приводит к практически полному удалению сульфат-ионов с поверхности частиц оксида меди и соответственно, к повышению каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить катализатор, значительно превосходящий известный по каталитической активности в окислении оксида углерода.

Этот катализатор позволит проводить более эффективную очистку газовых смесей от оксида углерода в системах коллективной и индивидуальной защиты органов дыхания, выбросах промышленных предприятий, выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания и даст реальную возможность эффективно решить широкий круг экологических и технологических проблем.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи, а именно: на повышение каталитической активности катализатора в окислении оксида углерода, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.