Каталізатор для очистки повітря від оксиду вуглецю

Каталізатор для очистки повітря від оксиду вуглецю, який містить хлорид паладію РсІСІг, сіль МІДІ (II), бромід натрію NaBr, пористий носій, який відрізняється тим, що каталізатор містить як пористий носій деалюм/нований природний цеоліт базальтовий туф із співвідношенням S1O2/AI2O3 від 9,4-14,7, а як солі міді(ІІ) - нітрат МІДІ Си(ІМОз)2, при кількісному співвідношенні вищевказаних інгредієнтів, % мас: хлорид паладію (II) 0,005-0,2, Корисна модель відноситься до сполук для здійснення різних ХІМІЧНИХ процесів, зокрема каталізу, а точніше, до каталізаторів, що містять паладій, купрум, галогенід-юн. Пропонований каталізатор призначений для очистки повітря від отрутного газу - оксиду вуглецю (CO) і дозволяє знижувати його концентрацію більш ніж у 300 разів: з 6200мг/м3 до значень, менш гранично припустимої концентрації (ГПК) для виробничих приміщень, рівної 0,02мг/л (20мг/м3). Каталізатор може знайти застосування в індивідуальних засобах для захисту органів дихання людини (респіратори, протигази й ін.), у системах і установках для забезпечення санітарних норм мікроклімату виробничих приміщень ВІДПОВІДНО ДО Держстандарту 12.1.005-88 «Повітря робочої зони. Загальні санітарно-ппєнічні вимоги», де підвищено вміст оксиду вуглецю в повітрі Оксид вуглецю потрапляє у повітря в умовах, де відбувається горіння палива, що містить вуглець: теплостанцґі і печі, що працюють на вугіллі і газі, двигуни внутрішнього згоряння і реактивні двигуни, підприємства, що виробляють кокс для металурги, газові плити на кухнях житлових приміщень, при виробництві зварювальних робіт і в інших умовах. Оксид вуглецю застосовується на підприємствах при синтезі спиртів, альдегідів, карбонових кислот і і н , де також можливе попадання оксиду вуглецю в повітря приміщень і де виникає потреба в очищенні повітря, тобто область застосування каталізатора дуже велика, а з урахуванням погіршення загальної екологічної ситуації розробка нового покоління каталізаторів для очистки повітря дуже актуальна. Досягнутий рівень техніки в області каталізаторів для очистки повітря від оксиду вуглецю характеризується наступними винаходами. Відомий каталізатор для очищення газів від оксиду вуглецю по автсв. СРСР №884196 МПК3 B01J23/24 із пріоритетом 23.03.79р., автори Т.Л. Ракитська, А.А-А. Еннан, В.Я. Паша. Відомий каталізатор має склад, %мас: хлорид паладію 0,005-^0,1, хлорид купруму - 0,004-^0,8, бромід натрію -0,06-ь0,6, нітрат натрію - 0,02-ь0,3, носій (трепел ТЗК-М) - решта. Недоліками відомого каталізатора є. недостатній ресурс стабільної роботи (менш 18 годин) і мала каталітична активність, які виявляються в тому, що при початковій концентрації оксиду вуглецю в повітрі 6200мг/м3 каталізатор очищає повітря до концентрації 40-62мг/м3 СО, нітрат МІДІ (II) бромід натрію носій 0,004-0,3, 0,06- 0,8 решта. со со що ВДВІЧІ більше, ніж ГПК. Відомий каталізатор для очистки газів від оксиду вуглецю по авт.св. СРСР №946048 МПК3 B01J23/42, СО1В31/20 із пріоритетом 28.04 80р., автори Т.Л. Ракитська, А.А-А. Еннан, В Я Паїна. Відомий каталізатор має склад, % мас • хлорид паладію- 0,005^-0,01, хлорид купруму- 0,004ч-0,8, бромід натрію - 0,06-0,6, носій (фторований гамаоксид алюмінію) - решта, при сумарній кислотності 1,8-ь2,8 і вмісту фтору 0,3-0,5%мас. Недоліками відомого каталізатора є малий ресурс стабільної роботи (менш 25 годин ) і низька каталітична активність: при початковій концентрації оксиду вуглецю о> в повітрі 6200мг/м концентрація оксиду вуглецю після очищення за допомогою каталізатора знижу3 ється до 40-50мг/м , що вище ГПК Відомий каталізатор для очистки газів від ок3 сиду вуглецю по патенту України №113 МПК B01J23/44, [авт св СРСР №677172 із пріоритетом 25 07 77р ], автори Т Л Ракитська, А А-А Еннан, В Я Паїна, Н А Воробйова (прототип) Відомий каталізатор має склад, %мас хлорид паладію 0,005-0,1, хлорид купруму - 0,004-0,8, бромід натрію - 0,06-0,6, носій (трепел ТЗК-М) - решта Недоліком каталізатору-прототипу є мала каталітична активність і малий термін стабільної роботи Наприклад, при концентрації оксиду 3 вуглецю в повітрі до очищення 6200мг/м (0,5% об'ємних), при об'ємній швидкості повітря 5400год 1 ступінь очистки каталізатором досягається тільки 99%, а залишкова концентрація оксиду вуглецю не знижується менше 62мг/м3, що в три рази перевищує ГПК При цьому ресурс стабільної роботи не перевищує 10 годин Пропонований каталізатор має істотно кращі споживчі характеристики Технічною задачею, що вирішує створений каталізатор, є підвищення каталітичної активности, необхідної для зниження залишкової концентрації оксиду вуглецю в повітрі менше ГПК, а також істотне (у 4-5 разів) підвищення ресурсу стабільної роботи каталізатора (з 10 годин до 40-50 годин) Поліпшення названих споживчих характеристик у пропонованому каталізаторі досягається за рахунок синергичного ефекту від ди сукупності інгредієнтів, що входять до складу композиції нового каталізатора Синергичний ефект виявляється в тому, що властивості нової композіци інгредієнтів каталізатора більші, ніж сума властивостей кожного ингредієнта окремо Технічна задача вирішена тим, що каталізатор для очистки повітря від оксиду вуглецю, який містить хлорид паладію PdCb, сіль купруму (II), бромід натрію NaBr, пористий носій, який відрізняється тим, що каталізатор містить у якості пористого носія деалюмінований природний цеоліт - базальтовий туф із співвідношенням S1O2/AI2O3 від 9,414,7, а в якості солі купруму -нітрат купруму Си(МОз)г, при кількісному співвідношенні вищевказаних інгредієнтів, %мас хлорид паладію (II) 0,005-0,2, нітрат купруму (II) -0,004-0,3, бромід натрію- 0,06-0,8, носій- решта Пропонований каталізатор отримують методом імпрегнування носія водним розчином, який містить хлорид паладію, нітрат купруму та бромід натрію з подальшою сушкою при температурі 80100°С до стало» маси зразка Працює пропонований каталізатор у такий спосіб При русі повітря, що містить домішки окси 10634 ду вуглецю, через реактор, у якому розміщений каталізатор, відбувається контактування оксиду вуглецю з поверхнею каталізатора в присутності кисню повітря У результаті впливу каталізатора відбувається ослаблення ХІМІЧНИХ ЗВ'ЯЗКІВ у молекулах субстрактів і зниження енергії активації при їхньому розриві, відбуваються багатоелектронні ОКИСНО-ВІДНОВНІ реакції в координаційній сфері комплексу каталізатора, при цьому оксид вуглецю окиснюється в дюксид вуглецю При роботі каталізатора відбувається «холодне згоряння» оксиду вуглецю на каталізаторі, у результаті чого повітря очищується від отрутного чадного газу - оксиду вуглецю його зміст у повітрі зменшується більш 3 3 ніж у 400разів з 6200мг/м до 13-16мг/м , тобто до значень менших ГПК Методика експериментальних досліджень властивостей каталізатора полягала в наступному 5г деалюмінованого базальтового туфу із різним співвідношенням S1O2/AI2O3 імпрегнували 2мл водного розчину, який містив інгредієнти хлорид паладію, нітрат купруму, бромід натрію при різних співвідношеннях (дивись таблицю) Отриману пухку масу піддавали сушінню за умови нормального тиску і температури 100°С протягом 1 години Отриманий каталізатор розташовували у проточному за газом реакторі вертикального типу Концентрацію оксиду вуглецю у повітрі аналізували на вході і виході реактора з періодичністю 10 хвилин за допомогою приладу марки 621ЕХ04 (Аналітприлад, Україна) Такі параметри експериментів, як концентрація оксиду вуглецю в повітрі до очистки й об'ємна швидкість очистки підтримувалися у всіх експериментах постійними і дорівнювали ВІДПОВІДНО 6200мг/м3 і 6800год 1 Каталізатор-прототип випробувався точно в таких же умовах У нижчеподаній таблиці наведені результати зміни споживчих характеристик пропонованого каталізатора в залежності від зміни інгредієнтів каталізатора Для порівняння приведені характеристики каталізатора-прототипу Пропонований каталізатор багаторазово випробувався в лабораторії кафедри неорганічної хіми і хімічної екологи Одеського національного університету їм 11 Мечникова з досить гарною відтворюваністю результатів При повторних випробуваннях помилка не перевищувала 5% Проведено понад 100 експериментів з різними концентраціями кожного інгредієнту каталізатора У таблиці приведені найбільш характерні приклади №2-8 При цьому приклади №2 і №8 містять концентрації інгредієнтів за межами зазначених у формулі корисної моделі 10634 Таблиця 1 Залежність концентрації оксиду вуглецю (СО) у повітрі після очистки каталізатором і ресурсу роботи каталізаторів (прототипу і пропонованого) від інг-редієнтів,що входять у новий каталізатор, нанесених на носій деалюміно-ваний базальтовий туф, у якому змінювалося співвідношення S1O2/AI2O3 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Концентрація CO Ресурс стабільної 3 у повітрі (мг/м ) роботи каталізатопісля очистки на рів в годинах каталізаторах Склад каталізатора, % мас Каталізатор - прототип по авт св №677172 PdCb2 C11CI2 NaBr носій (трепел ТЗК-М) 0,1 0,8 0,6 решта Каталізатор, що пропонується Носій деалюміно-ваний базальтовий туф - решта NaBr PdCI2 Cu(NO3)2 Співвідношення S1O2/AI2O3 в носи 0,002 9,0 0,002 0,03 0,06 9,4 0,005 0,004 0,010 0,10 10,5 0,01 0,05 0,05 12,0 0,25 0,10 0,10 0,50 13,0 14,7 0,20 0,80 0,30 0,30 0,50 0,10 16,0 Експериментальні результати по дослідженню властивостей пропонованого каталізатора підтвердили той факт, що успішно досягнуто рішення поставленої технічної задачі (приклади №3-7) Каталітична активність істотно зросла і стала вище, ніж у каталізатора-прототипу Наприклад, при однаковій ВХІДНІЙ концентрації СО у повітрі, рівної 6200мг/м3, залишкова концентрація знижена до 12-19мг/м 3 , тобто втроє краще, ніж у прототипу Ресурс роботи каталізатора збільшений з 10 до 50 годин При більш низьких концентраціях інгредієнтів у каталізаторі (приклад №2) у порівнянні з зазначеними у формулі корисної моделі споживчі характеристики каталізатора такі ж як у прототипу При більш високих концентраціях інгредієнтів у каталізаторі (приклад №8) у порівнянні з зазначеними у формулі корисної моделі характеристи Комп'ютерна верстка В Мацело 62 10 61 19 17 14 13 12 16 10 ЗО 37 45 50 45 40 ки поступово зменшуються, що приводить до погіршення співвідношення ЦІНИ-ЯКОСТІ для нового каталізатора Таким чином доведено, що пропонований каталізатор, який має новий склад і більш високі споживчі характеристики, задовольняє усім вимогам, що пред'являються до корисної моделі істотна новизна, винахідницький рівень, позитивний ефект від використання Розроблювач уживає заходів для промислового освоєння корисної моделі, тому що новий каталізатор дозволяє більш успішно вирішувати соціальні задачі, пов'язані з поліпшенням умов праці, зменшенням профзахворювань, поліпшенням здоров'я працюючих в умовах, де оксид вуглецю потрапляє в повітря. Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680 Україна ДП "Український інститут промислової власності', вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601