способ получения катализатора для разложения озона

Формула изобретения

Способ получения катализатора для разложения озона, включающий смешение исходного сырья, в качестве которого берут отработанный катализатор окисления оксида углерода на основе диоксида марганца, оксида меди и связующего-бентонитовой глины с водой, формование гранул, сушку, дробление и термообработку, отличающийся тем, что после смешения сырье обрабатывают водным раствором уксусной кислоты с концентрацией 1-5 мас.%, а после обработки промывают водой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано, в частности, для приготовления катализатора, применяемого для разложения озона в производствах с его участием, а именно: водоподготовке, очистке сточных вод, обработке полупроводников в электронной промышленности, стерилизации в медицине и дезинфекции в сельском хозяйстве; а также 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, включающий смешение диоксида марганца и оксида меди со связующим бентонитовой глиной, формование гранул, сушку сформованных гранул при температуре 60-90^oС в течение 10-15 часов, дробление и термообработку при температуре 250-370^oС (Пат. РФ 2083279 от 31.10.95 г., кл. В 01 J 23/889, 37/04 // (В 01 J 23/84, 101:62)).

Недостатком известного способа является высокая себестоимость промышленного процесса получения катализатора, обусловленная высокой стоимостью исходного сырья.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения катализатора окисления оксида углерода, включающий смешение исходного сырья, в качестве которого берут отработанный катализатор окисления оксида углерода на основе диоксида марганца, оксида меди и связующего - бентонитовой глины, с водой, содержащей свободную серную кислоту в количестве 5-15 мас.% и перманганат калия в количестве 0,5-2,0 мас.%, формование гранул, сушку сформованных гранул при температуре 20-50^oС, дробление и термообработку при температуре 250-350^oС (Пат. РФ 2129914 от 23.12.97 г., кл. В 01 J 23/889, 37/04 // (В 01 J 23/84, 101: 64)). Этот способ выбран за прототип.

Недостатком известного способа является низкая активность полученного катализатора в разложении озона. Активность катализатора характеризовали коэффициентом разложения озона , рассчитываемым по формуле Лунина-Поповича-Ткаченко (Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. - М.: Изд-во МГУ. 1998. - 480 с.).

Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи: повышение активности катализатора в разложении озона, что достигается предложенным способом, включающим смешение исходного сырья, в качестве которого берут отработанный катализатор окисления оксида углерода на основе диоксида марганца, оксида меди и связующего (бентонитовой глины), с водой, формование гранул, сушку, дробление и термообработку.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что после смешения сырье обрабатывают водным раствором уксусной кислоты с концентрацией 1-5 мас.%, а после обработки промывают водой.

Из научно-технической литературы авторам неизвестна технологическая операция обработки сырья водным раствором уксусной кислоты с концентрацией 1-5 мас.% после смешения с последующей промывкой водой.

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

Способ осуществляется следующим образом.

В смеситель заливают 4,5-5,5 л воды, включают перемешивающее устройство, добавляют 0,9-1,1 кг отработанного катализатора окисления оксида углерода на основе диоксида марганца, оксида меди и связующего (бентонитовой глины) и продолжают перемешивание в течение 2 часов. Полученную суспензию фильтруют и отмывают пасту от примесей. Отмытую пасту загружают в смеситель, содержащий 4-5 л воды, включают перемешивающее устройство и добавляют 0,057-0,29 кг 70%-ной уксусной кислоты. Перемешивание ведут в течение 1-2 часов, после чего полученную суспензию фильтруют и отмывают пасту от примесей. Отмытую пасту загружают в лопастной смеситель, снабженный паровой рубашкой, перемешивают в течение 30-45 мин и формуют гранулы на шнековом грануляторе при температуре 100-110^oС и давлении 35-45 атм через фильеры с диаметром отверстий 1,0-3,0 мм. Сформованные гранулы сушат при температуре 60-90^oС в течение 10-15 часов, дробят, отсеивают фракцию 1-5 мм и проводят термообработку при температуре 250-350^oС. Полученный катализатор имеет следующий состав: диоксид марганца 50-70 мас.%, оксид меди 8-25 мас.%, бентонитовая глина 10-15 мас.%, примеси - остальное. Активность полученного катализатора в разложении озона составляет =(0,56-0,75)10^-4. Активность катализатора, полученного по известному способу, составляет =(0,40-0,47)10^-4.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В смеситель заливают 5 л воды, включают перемешивающее устройство, добавляют 1 кг отработанного катализатора окисления оксида углерода на основе диоксида марганца, оксида меди и связующего (бентонитовой глины) и продолжают перемешивание в течение 2 часов. По окончании перемешивания суспензию фильтруют и отмывают от примесей. Отмытую пасту загружают в смеситель, содержащий 4,5 л воды, включают перемешивающее устройство и добавляют 0,064 кг 70%-ной уксусной кислоты, что соответствует 1 мас.%. Перемешивание ведут в течение 2 часов, после чего суспензию фильтруют и отмывают пасту от примесей. Полученную пасту с влажностью 50% загружают в лопастной смеситель, снабженный паровой рубашкой и ведут процесс пластификации пасты при температуре 50^oС в течение 0,6 часа до влажности 33%. Полученную пасту выгружают и формуют на шнековом грануляторе при давлении 40 атм и температуре 110^oС через фильеры с диаметром отверстий 1 мм. Сформованные гранулы сушат при температуре 80^oС в течение 12 часов. Высушенные гранулы дробят, отсеивают фракцию 1-3 мм и проводят термообработку при температуре 300^oС. Активность полученного катализатора в разложении озона составляет =0,5610^-4.

Пример 2.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением количества добавленной уксусной кислоты, которое составило 0,13 кг, что соответствует 2 мас.%. Активность полученного катализатора в разложении озона составляет =0,6810^-4.

Пример 3.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением количества добавленной уксусной кислоты, которое составило 0,26 кг, что соответствует 5 мас.%. Активность полученного катализатора в разложении озона составляет =0,7510^-4.

Результаты исследования влияния концентрации водного раствора уксусной кислоты на активность катализатора в разложении озона приведены в таблице.

Как следует из данных, приведенных в таблице, после обработки исходного сырья после смешения водным раствором уксусной кислоты активность катализатора растет. При концентрации уксусной кислоты менее 1 мас.% увеличение активности незначительно, а обработка раствором уксусной кислоты с концентрацией более 5 мас. % не приводит к сколько-нибудь существенному повышению активности катализатора.

Таким образом, предложенный способ позволяет значительно повысить прочность катализатора.

Реализация предложенного способа делает катализатор доступным для более широкого круга потребителей и позволит значительно расширить область применения катализатора в водоподготовке, очистке сточных вод, обработке полупроводников в электронной промышленности, стерилизации в медицине и дезинфекции в сельском хозяйстве, а также для других индустриальных и природоохранных целей.