Способ получения материала для разложения озона и материал


 


Владельцы патента RU 2411984:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр ТИМИС" (RU)

Изобретение относится в области неорганической химии. Предложен способ получения материала для разложения озона, включающий перемешивание марганец- и медьсодержащих соединений с высокоглиноземистым цементом и бентонитовой глиной, формование гранул, выдержку на воздухе, гидротермальную обработку, сушку, прокаливание, согласно которому на перемешивание с высокоглиноземистым цементом и бентонитовой глиной подают измельченные до размера 50-150 мкм твердые частицы основного карбоната марганца и основного карбоната меди при следующем соотношении компонентов мас.%: основной карбонат марганца 13-25, основной карбонат меди 27-50, бентонитовая глина 1,5-6,5, высокоглиноземистый цемент - остальное, гидротермальную обработку осуществляют при 70-80°С, а прокаливание при 410-420°С до обеспечения образования в целевом продукте рентгеноаморфной мелкокристаллической фазы Mn3O4, характеризующейся размером кристаллитов не более 5 нм. В предпочтительном варианте в способе возможно введение соединений аммония и/или уксусной кислоты. Описан также материал, полученный заявленным способом. Изобретение позволяет получить материал с повышенной каталитической активностью при работе в слое. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано для получения материалов, используемых в газоочистке, в частности, для удаления озона и других примесей из газовых потоков.

Известны многочисленные материалы для разложения озона и способы их получения, основанные на смешивании различных соединений марганца и меди с разными типами связующих веществ (см., например, RU 2077946, 1997, RU 2077947, 1997, RU 2102144, 1998, RU 2130803, 1999, RU 2134157, 1999, RU 2167713, 2001).

Подбор конкретных исходных веществ, используемых для получения материалов, и их количественные соотношения в шихте, как правило, связаны с решением задач, касающихся механической прочности, термостойкости и сорбционно-каталитической активности получаемых продуктов.

Наиболее близким аналогом является способ получения материала для разложения озона, который включает смешивание диоксида марганца, оксида меди, высокоглиноземистого цемента и бентонитовой глины, формование гранул, выдержку на воздухе, гидротермальную обработку при 80-100°С, сушку, прокаливание при 300-400°С. Известным способом получен материал, содержащий (мас.%): диоксид марганца 30-40, оксид меди 25-30, глина 7-20, цемент-талюм - остальное (RU 2169041, 2000).

Однако полученный материал обладает недостаточной степенью разложения озона в слое.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения, обеспечивающего получение материала с повышенной каталитической активностью в реакции разложения озона при работе в слое материала.

Поставленная задача решается описываемым способом получения материала для разложения озона, включающим перемешивание марганец- и медьсодержащих соединений с высокоглиноземистым цементом и бентонитовой глиной, формование гранул, выдержку на воздухе, гидротермальную обработку, сушку, прокаливание, согласно которому на перемешивание с высокоглиноземистым цементом и бентонитовой глиной подают измельченные до размера 50-150 мкм твердые частицы основного карбоната марганца и основного карбоната меди при следующем соотношении компонентов, мас.%: основной карбонат марганца 13-25, основной карбонат меди 27-50, бентонитовая глина 1,5-6,5, высокоглиноземистый цемент - остальное, гидротермальную обработку осуществляют при 70-80°С, а прокаливание при 410-420°С до обеспечения образования в целевом продукте рентгеноаморфной мелкокристаллической фазы Mn3O4, характеризующейся размером кристаллитов не более 5 нм.

Предпочтительно перемешивание компонентов проводят в присутствии соединений аммония.

Предпочтительно перед прокаливанием материал пропитывают уксусной кислотой.

Поставленная задача решается также материалом для разложения озона, состоящим из оксидов марганца и меди, высокоглиноземистого цемента и бентонитовой глины, при этом материал содержит оксиды марганца в виде мелкокристаллической рентгеноаморфной фазы Mn3O4 при содержании компонентов (мас.%):

оксиды марганца - 30-50

оксид меди - 10-20

бентонитовая глина - 1,5-6,5

высокоглиноземистый цемент - остальное

и материал получен способом, охарактеризованным выше.

Следует отметить, что условия осуществления способа, включая выбор исходных компонентов и их соотношение в шихте, позволяют получить материал, содержащий оксиды марганца в виде мелкокристаллической рентгеноаморфной фазы Mn3O4, характеризующейся размером кристаллитов не более 5 нм, что в свою очередь обеспечивает повышенную каталитическую активность материала в слое при разложении озона.

Ниже приведены примеры осуществления заявленного способа и характеристики полученного материала.

Предложенный материал в общем случае получают следующим образом. Берут измельченные до размеров частиц 50-150 мкм 0,18-0,30 кг основного карбоната марганца, 0,33-0,67 кг основного карбоната меди, 0,34-0,70 кг высокоглиноземистого цемента и 0,018-0,078 кг бентонитовой глины, тщательно перемешивают и получают гранулы диаметром 1-2 мм и длиной 2-7 мм. После подсушки на воздухе при комнатной температуре в течение 10-25 ч гранулы подвергают гидротермальной обработке при температуре 70-80°С в течение 3-4 ч, сушат при температуре 110-120°С в течение 4-6 ч и прокаливают при температуре 410-420°С в течение времени, обеспечивающего получение рентгеноаморфной фазы Mn3O4. Состав полученного катализатора (мас.%): Mn3O4 30-50; CuO 10-20; бентонитовая глина 1,5-6,5; высокоглиноземистый цемент - остальное. Активность катализатора в реакции разложении озона составила 94,0-100%.

Полученный катализатор назван нами гопталюм типа ГТ-ТИМИС.

Пример 1. Берут измельченные до размеров частиц 50-150 мкм 0,18 кг основного карбоната марганца, 0,333 кг основного карбоната меди, 0,70 кг высокоглиноземистого цемента и 0,018 кг бентонитовой глины, тщательно перемешивают и получают гранулы диаметром 1,5 мм и длиной 3-5 мм. После подсушки на воздухе при комнатной температуре в течение 25 ч гранулы подвергают гидротермальной обработке при температуре 75°С в течение 3 ч, сушат при температуре 110°С в течение 6 ч и прокаливают при температуре 415°С в течение 5 ч. Состав полученного катализатора (мас.%): Mn3O4 30, CuO 10, бентонитовая глина 1,5, высокоглиноземистый цемент - остальное. Активность полученного катализатора составила 100%.

Пример 2. Приготовление катализатора, как в примере 1, за исключением количества основного карбоната марганца, основного карбоната меди и высокоглинистого цемента, которые составили 0,30, 0,667 и 0,34 кг соответственно. Кроме того, полученную смесь компонентов увлажняют раствором гидроксида аммония. Состав полученного катализатора (мас.%): Mn3O4 50, CuO 20, бентонитовая глина 1,5, высокоглиноземистый цемент - остальное. Активность полученного катализатора составила 100%.

Пример 3. Приготовление катализатора, как в примере 1, за исключением количества основного карбоната марганца, основного карбоната меди, бентонитовой глины и высокоглинистого цемента, которые составили 0,24, 0,50, 0,03 и 0,51 кг соответственно. При этом перед прокаливанием гранулы пропитывают раствором уксусной кислоты. Состав полученного катализатора (мас.%): Mn3O4 40, CuO 15, бентонитовая глина 2,5, высокоглиноземистый цемент - остальное. Активность полученного катализатора составила 100%.

Пример 4. Приготовление катализатора, как в примере 1, за исключением количества основного карбоната марганца, основного карбоната меди, бентонитовой глины и высокоглинистого цемента, которые составили 0,30, 0,50, 0,78 и 0,34 кг соответственно. Состав полученного катализатора (мас.%): Mn3O4 50, CuO 15, бентонитовая глина 6,5, высокоглиноземистый цемент - остальное. Активность полученного катализатора составила 94,0%.

За меру активности катализаторов принимали степень очистки от озона α, рассчитываемую по формуле:

где с0 - входная концентрация озона;

с - выходная концентрация озона.

Измерения проводили в проточной установке, объемная скорость потока 110 л/ч, входная концентрация 0,5-1,0 об.%.

Результаты исследования влияния состава на активность полученного катализатора приведены в таблице. Оксиды марганца обозначены Mn3O4, бентонитовая глина - БГ, высокоглиноземистый цемент - ВЦ.

Катализатор Состав, мас.% Высота слоя катализатора, см Активность, %
Mn3O4 CuO БГ талюм
Пример 1 30 10 1,5 58,5 2,0 Полное разложение
Пример 2 30 15 1,5 53,5 2,0
Пример 3 50 20 1,5 28,5 2,0
40 15 2,5 42,5 2,0
30 15 3,5 51,5 2,0 96,1
40 20 4,5 35,5 2,0 89,8
3,5 99,2
40 10 5,5 5,5 3,5 97,0
30 10 6,5 53,5 2,0 79,8
Пример 4 50 15 6,5 28,5 3,5 94,0
40 12,5 7,5 40,0 2,0 71,4
3,5 90,3
37 12 9 42,0 2,0 64,3
40 12 12 36,0 3,5 81,5
Известный - - - - 2,0 75,0
3,5 93,5

Как следует из данных, приведенных в таблице, наибольшая активность наблюдается для катализатора, дополнительно содержащего 1,5-6,5 мас.% бентонитовой глины. Таким образом, предложенный катализатор превосходит известный в активности в разложении озона.

1. Способ получения материала для разложения озона, включающий перемешивание марганец- и медьсодержащих соединений с высокоглиноземистым цементом и бентонитовой глиной, формование гранул, выдержку на воздухе, гидротермальную обработку, сушку, прокаливание, отличающийся тем, что на перемешивание с высокоглиноземистым цементом и бентонитовой глиной подают измельченные до размера 50-150 мкм твердые частицы основного карбоната марганца и основного карбоната меди при следующем соотношении компонентов мас.%: основной карбонат марганца 13-25, основной карбонат меди 27-50, бентонитовая глина 1,5-6,5, высокоглиноземистый цемент остальное, гидротермальную обработку осуществляют при 70-80°С, а прокаливание при 410-420°С до обеспечения образования в целевом продукте рентгеноаморфной мелкокристаллической фазы Mn3O4, характеризующейся размером кристаллитов не более 5 нм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемешивание компонентов проводят в присутствии соединений аммония.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед прокаливанием материал пропитывают уксусной кислотой.

4. Материал для разложения озона, состоящий из оксидов марганца и меди, высокоглиноземистого цемента и бентонитовой глины, отличающийся тем, что он содержит оксиды марганца в виде мелкокристаллической рентгеноаморфной фазы Mn3O4 при содержании компонентов, мас.%:
оксиды марганца 30-50
оксид меди 10-20
бентонитовая глина 1,5-6,5
высокоглиноземистый цемент остальное,
при этом материал получен способом, охарактеризованным в п.1.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к катализаторам окислительной очистки нефти и нефтяных дистиллятов, в частности топочного мазута, от меркаптанов и сероводорода и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Изобретение относится к катализатору, способу его приготовления и способу гидрирования диоксида углерода в монооксид углерода. .

Изобретение относится к области катализаторов для топливных элементов, в частности к катализатору для катода топливного элемента, а также к способу его получения. .
Изобретение относится к получению никель-медных оксидных катализаторов на термостойком пористом носителе, которые могут быть использованы для сжигания любого вида топлива: углеводородного газа, древесины, каменного угля, торфа, древесных и растительных отходов, шин и древесно-стружечных плит - ДСП, детоксикации газовых выбросов и также для очистки и получения синтез-газа.
Изобретение относится к модифицированному медью никелевому катализатору для гидрирования ароматического соединения с получением гидрированного циклического соединения, включающему от 4 до 10 мас.% Ni и от около 0,2 до 0,9 мас.% Cu, нанесенных на носитель из переходного оксида алюминия, имеющего удельную площадь поверхности по методу BET от около 40 до 180 м2/г и объем пор от около 0,3 до около 0,8 см3/г, причем катализатор содержит один или более модифицирующих компонентов, выбранных из группы, состоящей из Ag и Ru.

Изобретение относится к каталитическим композициям для оксихлорирования углеводородов. .

Изобретение относится к разработке способа получения катализатора под воздействием ультразвука и может быть использовано в процессах очистки промышленных газовых выбросов и выхлопных газов автотранспорта от оксидов азота и монооксида углерода.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к очистке отходящих газов предприятий цветной металлургии от диоксида серы с получением элементарной серы.

Изобретение относится к катализаторам для процесса окисления аммиака в производстве слабой азотной кислоты. .
Изобретение относится к способам приготовления катализатора для дегидрирования циклогексанола в циклогексанон, содержащего в качестве активного компонента медь, внедренную в твердый носитель.

Изобретение относится к способу получения ацетилена окислительным пиролизом метана в присутствии кислорода и катализатора, характеризующемуся тем, что катализатор нагревают пропусканием через него электрического тока до температур 700-1200°С, в качестве катализатора используют термообработанный на воздухе при температурах 900-1100°С фехралевый сплав, а соотношение метан:кислород изменяют в интервале значений 5:1-15:1.

Изобретение относится к катализаторам электровосстановления кислорода воздуха. .
Изобретение относится к каталитической химии, в частности к катализаторам окисления углеводородов в кислородсодержащем газе, и способам их получения. .

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к процессу получения носителя для катализатора изомеризации легких бензиновых фракций. .

Изобретение относится к катализаторам для процесса окисления аммиака в производстве слабой азотной кислоты. .
Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к катализаторам окисления СО, используемым в качестве добавки к катализатору крекинга для окисления оксида углерода в диоксид углерода в процессе регенерации катализатора крекинга.

Изобретение относится к катализатору окисления соединений фенольного ряда в технологических растворах и сточных водах, содержащему соединение марганца (II). .
Наверх