Спосіб отримання каталізатора для очистки повітря від діоксиду сірки

Реферат: UA 90513 U UA 90513 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель стосується каталізаторів, що знешкоджують діоксид сірки, і може знайти застосування в виробництві засобів індивідуального (респіратори, протигази-саморятівники та ін.) і колективного (установки для забезпечення санітарних норм мікроклімату виробничих приміщень) захисту від отруєння людини і навколишнього середовища. Діоксид сірки (SO2) є дуже небезпечною речовиною як для здоров'я людини, так і для всієї екосистеми. Потрапляючи в атмосферу і випадаючи з дощем на землю (кислотні дощі), діоксид сірки пошкоджує рослини і викликає хвороби у людей і тварин. Галузі, де діоксид сірки може знаходитися в повітрі (особливо в виробничих приміщеннях), численні, унаслідок чого виникає потреба розробки дешевих ефективних адсорбентів для очистки повітря від діоксиду сірки. Досягнутий рівень техніки в області очистки повітря від діоксиду сірки характеризується наступними прикладами. Відомий каталізатор [патент RU 2164445, 2001], що містить платину та реній. Для використання платино-ренієвих каталізаторів концентрацію діоксиду сірки в повітрі обмежують 3 3 до 1·10 мг/м . При цьому зниження вмісту діоксиду сірки призводить до зростання ефективності роботи каталізатора. Недоліком відомого каталізатора є висока вартість, обумовлена наявністю дорогоцінних металів. Відома композиція для знешкодження діоксиду сірки [патент РФ 2079357, 1997 p.], що складається із суміші оксидів мангану й алюмінію, спосіб виготовлення якого передбачає змішування оксидів мангану і гідроксиду і/або оксиду алюмінію, пластифікацію суміші шляхом пептизації розчином азотної кислоти, формування методом екструзії і термообробку. З метою підвищення сорбційної ємності відома композиція додатково містить промотори, такі як оксид залізі і/або оксид міді, і/або оксид хрому, і/або оксид вольфраму. Недоліком відомого каталізатора є те, що високі температури його використання (340450 °C) не дозволяють застосовувати його в респіраторах і протигазах, так як при кімнатній температурі його ефективність низька. Відомий каталізатор знешкодження діоксиду сірки "Назва" (патент RU 2088313, 1997 p.), який містить шар контактної маси у вигляді сульфату заліза або напівсірчистої міді на носії. Недоліком відомого каталізатора є те, що він ефективно діє тільки при температурах 180420 °C, тому непридатний для використання для захисту органів дихання людини. Відомий хемосорбент для очистки повітря від діоксиду сірки (патент ЕР 1570903, 2004 p.). Хемосорбент містить носій - цеоліт, на який нанесений каталітичний шар зі сполук металів платини, паладію, родію та активованого алюмінію. Недоліком відомого хемосорбенту є висока вартість, обумовлена наявністю дорогоцінних металів. Відома складна композиція (сорбент-каталізатор) для очистки повітря від діоксиду сірки (патент України на корисну модель № 39382, 2009 р.) (прототип), що містить як носій природний клиноптилоліт, як активну речовину - гексаметилентетрамін (ГМТА), а як каталізатор - хлорид міді(ІІ), хлорид калію та йодид калію при наступному співвідношенні інгредієнтів, % мас: ГМТА 0,25 - 0,30 хлорид міді 1,55 - 1,60 хлорид калію 1,25 - 1,30 йодид калію 0,15 - 0,20 вода 2,5 - 3,0 носій решта. Недоліком відомого сорбенту-каталізатора є недостатній для роботи в промислових умовах 3 час захисної дії (130 хв.) за умови низької початкової концентрації діоксиду сірки (100 мг/м ) та велика кількість складових, що ускладнює і здорожує виготовлення каталізатора. Задачею, на вирішення якої спрямована запропонована корисна модель, є створення способу отримання недорогого каталізатора з великим часом захисної дії для очистки повітря 3 від діоксиду сірки з концентрацією (150 мг/м =15 ГДК), максимальної концентрації при якої дозволено використовувати засоби індивідуального захисту органів дихання людини (ЗІЗОД), до яких належать (респіратори, протигази-саморятівники та ін. Ця задача вирішується тим, що в способі отримання каталізатора для очистки повітря від діоксиду сірки, який полягає в тому, що каталітично-активний компонент - хлорид міді(ІІ), наноситься на носій клиноптилоліт, відповідно до корисної моделі, перед нанесенням хлориду міді(ІІ) (СuСl2) природний клиноптилоліи кип'ятять впродовж 1 години в дистильованій воді і висушують при 110 °C до сталої маси. 1 UA 90513 U 5 10 15 20 Запропонований спосіб отриманні каталізатора був вибраний серед декількох інших способів і багаторазово випробувався в лабораторії кафедри неорганічної хімії та хімічної екології ОНУ імені І.І. Мечникова. Як носій, використовували природний клиноптилоліт (П-Кл) Сокирницького родовища Закарпатської області (ТУ У 14.5-00292540.001-2001; з хімічним складом, у розрахунку на оксиди, в мас. %: SiO2-71,5; Аl2О3-13,1; Ре2О3-0,9)., який перед нанесенням СuСl2 або зовсім не піддавали обробці (П-Кл) або активували наступними способами: 1. Кип'ятили в дистильованій воді впродовж 1 години, відокремлювали тверду фазу і сушили при 110 °C до сталої маси (Н2О-Кл). 2. Кип'ятили в 1М HNO3 впродовж 1 години, відокремлювали тверду фазу, відмивали її дистильованою водою до негативної реакції на нітрат-іони і рН 5, а потім сушили при 110 °C до сталої маси (Н-Кл-1). 3. Сушили в повітряному середовищі при 300 °C в муфельній печі впродовж 1 години (Кл300). Зразки каталізаторів виготовляли наступним чином: 10 г природного або попередньо активованого одним з вищенаведених способів клиноптилоліту імпрегнували 4 мл водного розчину СuСl2 заданої концентрації і сушили при 110 °C до сталої маси. Зразки каталізаторів багаторазово випробовувався в лабораторії кафедри неорганічної хімії та хімічної екології Одеського національного університету імені І.І. Мечникова з доброю відтворюваністю результатів (помилка не перевищувала 5 % при проведенні понад 100 експериментів). В ході випробувань отримані зразки каталізаторів розміщували у вигляді нерухомого шару в скляному реакторі вертикального типу. Через реактор з об'ємною витратою 1 л/хв пропускали 3 газоповітряну суміш (ГПС), що містила SO2 y концентрації 150 мг/м . Початкову C  п SO2 та C  концентрації діоксиду сірки визначали за допомогою приладу "Газоаналізатор к SO2 25 кінцеву 30 667ЭХ08" ("Аналітприлад", Україна), чутливість якого 2 мг/м ; час встановлення концентрації не більш 60 с. Умови експерименту відповідали умовам використання адсорбенту в засобах індивідуального захисту органів дихання (ЗІЗОД). Відповідно до цього призначення, як критерій вибору найефективнішого каталізатору використовували час їх захисної дії (τ ПДК), тобто час, впродовж якого кінцева концентрація діоксиду сірки не перевищує ГДК для робочої зони ГДК SO2 3   10мг м3 . Порівняння часу захисної дії зразків каталізаторів, які виготовлені різними способами, та прототипу наведені в таблиці. Таблиця Cп 2 , мг/м SO Зразок ГМТА-СuСl2-KСІ-KІ-Н2О/П-Кл (прототип) СuСl2/П-Кл СuСl2/300-Кл СuСl2/Н-Кл-1 СuСl2/Н2О-Кл (отриманий запропонованим способом)) 35 40 45 3 100 150 150 150 150 τПДК, хв 130 160 300 350 410 Як видно з наведених даних, каталізатор знешкодження діоксиду сірки, отриманий запропонованим способом, має найбільший час захисної дії (втричі більший, ніж у прототипу), достатній для роботи впродовж майже 7 годин і може використовуватись для очистки повітря від діоксиду сірки в ЗІЗОД. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб отримання каталізатора для очистки повітря від діоксиду сірки, який полягає в тому, що каталітично-активний компонент - хлорид міді(ІІ), наноситься на носій клиноптилоліт, який відрізняється тим, що перед нанесенням хлориду міді(ІІ) природний клиноптилоліт кип'ятять впродовж 1 години в дистильованій воді і висушують при 110 °C до сталої маси. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2