Катализатор окисления оксида углерода

 

Изобретение относится к катализатору окисления оксида углерода, включающему диоксид марганца и диоксид свинца. Катализатор представляет собой анодный шлам, образующийся на свинцовом аноде при электролитическом восстановлении кобальта из кислых сульфатных растворов, предварительно отмытый от электролита и высушенный, содержащий, маc.%: Оксиды свинца - До 45 Оксиды марганца - До 15 Оксиды серебра - До 7 Оксиды кобальта - До 5 Соединения свинца, марганца, серебра, кобальта - Остальное Изобретение позволяет использовать побочный продукт электрохимического восстановления металла из водного раствора электролита в качестве недорогого и эффективного катализатора. 2 табл.

Изобретение относится к области очистки газов от экологически опасных составляющих и может быть использовано для очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, для обезвреживания отходящих газов промышленных предприятий, ТЭЦ, асфальтобетонных заводов и других технологических производств и агрегатов, содержащих в своем составе оксид углерода.

Известны медь-марганцевые и цинк-медь-хромовые катализаторы на цементной основе [Кузнецов И.Е., Шмат К.И., Кузнецов С.И. Оборудование для санитарной очистки газов. - Киев: Техника, 1989. С.236].

Недостатками катализатора являются относительно высокая стоимость и сложность изготовления.

Наиболее близким техническим решением является катализатор для очистки отработанного газа, содержащего оксид углерода, представляющий собой смесь оксида или оксидов марганца и оксида или оксидов свинца [SU 450388, 30.11.74, В 01 J 23/34].

Недостатком катализатора является необходимость его изготовления, затраты на материалы и производство.

Задачей изобретения является использование побочного продукта электрохимического восстановления металла из водного раствора электролита в качестве недорогого и эффективного катализатора окисления оксида углерода.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени очистки отработанных газов от экологически опасных составляющих с одновременной экономичностью процесса.

Этот технический результат достигается тем, что в известном катализаторе окисления оксида углерода, включающем диоксид марганца и диоксид свинца, используют анодный шлам, образующийся на свинцовом аноде при электролитическом восстановлении кобальта из кислых сульфатных растворов, предварительно отмытый от электролита и высушенный и содержащий, мас.%: Оксиды свинца - До 45 Оксиды марганца - До 15 Оксиды серебра - До 7
Оксиды кобальта - До 5
Соединения марганца, свинца, серебра, кобальта - Остальное.

Сущность каталитического воздействия анодного шлама заключается в том, что при его образовании в электрохимическом процессе анодного окисления составляющих шлама происходят химические и структурные превращения, приводящие к образованию соединений, обладающих эффективным каталитическим действием в процессе окисления оксида углерода.

Примеры практического применения.

В качестве катализатора использовали анодные шламы, образующиеся на свинцовом аноде при электролитическом восстановлении кобальта из кислых сульфатных растворов, содержащих примесь марганца. Предварительно анодный шлам отмывали от остатка электролита и сушили на воздухе до постоянной массы.

Для генерации оксида углерода использовали печь, в которой сжигали древесно-стружечный материал при неполном сгорании топлива. Из печи полученную газовую смесь пропускали через поглотительную склянку с концентрированной серной кислотой, затем через склянку-поглотитель с 10% водным раствором NaOH, через брызгоуловитель со стеклянными шарами собирали в резиновой камере, откуда газовая смесь проходила через шесть последовательно соединенных U-образных стеклянных трубок диаметром 15 мм с катализатором, которые помещались в песчаную баню с электроподогревом. Газовую смесь контролировали на содержание оксида углерода газоанализатором марки АФА-121 на входе в U-образную трубку (до катализатора) и на выходе из нее (после катализатора). Контроль температуры в песчаной бане (температура внешняя), катализатора и выходящего из трубки очищенного газа осуществляли с помощью ртутного термометра.

Порошок анодного шлама помещали в U-образную трубку, через которую пропускали очищаемый газ. Скорость газа регулировали таким образом, чтобы газ и порошок создавали "кипящий слой" в одном из колен трубки и таким образом создавали максимально возможный контакт между поверхностью катализатора и очищаемым газом. Благодаря высокой плотности порошка и малой скорости газового потока унос катализатора незначителен и контролировался фильтром, заполненным стекловатой.

В табл. 1 даны масса, г, к фазовый состав анодного шлама по данным рентгенофазового анализа.

Из данных табл. 1 следует, что в состав анодного шлама входят оксиды марганца, свинца, кобальта и серебра, а также их соединения, в частности полиперманганиты, в которых металлы находятся в различных степенях окисления, что характерно для катализаторов такого типа.

В табл. 2 даны результаты очистки газа от оксида углерода для различных условий работы катализатора в виде зависимости степени очистки газа от СО, в мас.%, удаленного монооксида углерода по отношению к первоначальному количеству, от температур, ^oС, катализатора и газа и времени, с.

Пример 1 (табл. 2).

Каталитическое окисление монооксида углерода осуществлялось при температурах катализатора 80^oС и газа 22^oС.

Из данных табл. 2 следует, что за время 6 с газ очищен от СО на 22,7%.

Пример 2 (табл. 2).

Каталитическое окисление монооксида углерода осуществлялось при температурах катализатора 150^oС и газа 28^oС.

Из данных табл. 2 следует, что за время 6 с газ очищен от СО на 36,3%.

Пример 3 (табл. 2).

Каталитическое окисление монооксида углерода осуществлялось при температурах катализатора 200^oС и газа 30^oС.

Из данных табл. 2 следует, что за время 6 с газ очищен от СО на 45,5%.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при температуре катализатора более 200^oС степень очистки газа от СО превышает 50%.

С повышением температуры катализатора и времени контакта катализатора и очищаемого газа степень очистки газа от СО возрастает и при температуре 300 - 350^oС может достичь 90-97% при скорости газового потока 0,35-0,50 дм³/мин.

По сравнению с прототипом использование анодного шлама - побочного продукта электрохимического восстановления металла из водного раствора электролита в качестве недорогого и эффективного катализатора окисления оксида углерода не требует дополнительных расходов на его изготовление. При необходимости анодный шлам легко прессуется в виде таблеток.

Формула изобретения

Катализатор окисления оксида углерода, включающий диоксид марганца и диоксид свинца, отличающийся тем, что катализатор представляет собой анодный шлам, образующийся на свинцовом аноде при электролитическом восстановлении кобальта из кислых сульфатных растворов, предварительно отмытый от электролита и высушенный, содержащий, маc.%:
Оксиды свинца - До 45
Оксиды марганца - До 15
Оксиды серебра - До 7
Оксиды кобальта - До 5
Соединения свинца, марганца, серебра, кобальта - Остальноен

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3