RU2712593C1 - Способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия - Google Patents
Способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2712593C1 RU2712593C1 RU2019107360A RU2019107360A RU2712593C1 RU 2712593 C1 RU2712593 C1 RU 2712593C1 RU 2019107360 A RU2019107360 A RU 2019107360A RU 2019107360 A RU2019107360 A RU 2019107360A RU 2712593 C1 RU2712593 C1 RU 2712593C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- palladium
- temperature
- aluminum oxide
- concentration
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/04—Alumina
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/44—Palladium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/16—Reducing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к разработке катализаторов для низкотемпературного окисления оксида углерода и может быть использовано в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания и также защиты окружающей среды. Предложен способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия. Осуществляют приготовление подкисленного водного раствора хлорида палладия и пропитку оксида алюминия приготовленным раствором при объемном соотношении пропиточного раствора к оксиду алюминия (1,15÷1,30):1,00. Пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1 мас.%. Затем производят обработку полученной пульпы 10%-ным раствором формиата натрия до восстановления палладия, отмывку продукта от хлор-ионов, выдержку при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 ч и термообработку при подъеме температуры со скоростью 18-20°С/мин до 105-110°С. Изобретение позволяет получить низкотемпературный катализатор для окисления оксида углерода, имеющий эффективность окисления 97-99%.
Description
Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности, разработки катализаторов для низкотемпературного окисления оксида углерода, и может быть использовано в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания и также защиты окружающей среды.
Известен способ получения катализатора, содержащего пористый носитель и осажденный на нем каталитически активный металл, включающий предварительную стадию активации пористого носителя раствором сенсибилизатора, затем обработку активированного носителя раствором соли каталитически активного металла, выбранного из никеля, палладия, платины, родия, рутения, золота, серебра или их смесей, и стадию восстановления для достижения химического осаждения на нем каталитически активного металла (см. Патент RU №2150322 С1 от 30.04.1998 г., кл. B01J 37/02, 23/38, С01В 15/023, 15/029).
Недостатком известного способа является высокая энергоемкость и дороговизна получаемого катализатора.
Наиболее близким к заявленному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения палладиевого катализатора на активном оксиде алюминия для окисления оксида углерода, включающий приготовление пропиточного раствора путем растворения хлористого палладия в воде, пропитку носителя этим раствором, восстановление палладия формиатом натрия, отмывку водой пропитанного носителя до отрицательной реакции на хлор-ион и последующую сушку, причем для осуществления возможности окисления оксида углерода при начальной его концентрации до 100 ПДК включительно при конверсии оксида углерода не менее 95% в течение не менее 8 ч, пропитку носителя ведут одновременным погружением всех его частиц в пропиточный раствор с температурой 70-90°С, содержащий 1,5-1,75% палладия, при отношении объема раствора к объему носителя в пределах (1,15÷1,30):1, а перед пропиткой носитель нагревают до температуры пропиточного раствора (70-90°С) (Патент RU №2531621, 2014).
Недостатком прототипа является высокий расход драгоценного металла - палладия, а также низкая эффективность окисления оксида углерода при его низкой концентрации (<5 мг/м3) и при низких температурах (16-22°С).
Техническим результатом (целью изобретения) является получение катализатора окисления оксида углерода, обладающего повышенной эффективностью при низких концентрациях в области комнатных температур.
Поставленная цель достигается предлагаемым способом, включающим приготовление подкисленного водного раствора хлорида палладия, пропитку оксида алюминия приготовленным раствором при 70-90°С и объемном соотношении пропиточного раствора к оксиду алюминия (1,15÷1,30):1,00, обработку пульпы 10% раствором формиата натрия до восстановления палладия, отмывку продукта от хлор-ионов и последующую сушку, причем пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1% масс., а после отмывки от хлор-ионов промытый продукт выдерживают при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 часов и термообрабатывают при подъеме температуры со скоростью 18-20°С/мин до 105-110°С.
Отличие предлагаемого изобретения от прототипа состоит в том, что пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1% масс., а после отмывки от хлор-ионов промытый продукт выдерживают при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 часов и термообрабатывают при подъеме температуры со скоростью 18-20°С/мин до 105-110°С.
Из научно-технической и патентной литературы авторам не известен способ получения палладиевого катализатора на активном оксиде алюминия, в котором пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1% масс., а после отмывки от хлор-ионов промытый продукт выдерживают при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 часов и термообрабатывают при подъеме температуры со скоростью 18-20°С/мин до 105-110°С.
Эффективность палладиевых катализаторов в окислении оксида углерода до нетоксичного диоксида углерода в огромной степени зависит от распределения металлического палладия на поверхности пор активного оксида алюминия, составляющую 200-300 м2/г.
Снижение концентрации может позволить более равномерно распределить палладий на поверхности и объеме пор основы, причем снижение «пика» кристаллов палладия на поверхности основы может повысить каталитическую активность по оксиду углерода за счет более удачных столкновений контактирующих молекул СО и О2. С другой стороны, применение более интенсивных скоростей нагрева на стадии термообработки продукта позволяет более прочно закрепить металл на поверхности Al2O3, что также положительно сказывается на процессе окисления оксида углерода при низких температурах.
Однако оптимальные режимы достижения поставленной цели могут быть определены только экспериментально.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Готовят пропиточный раствор путем растворения хлорида палладия в воде до концентрации его в растворе 1,0-1,1% масс., и пропитывают им основу одновременным погружением всех ее частиц в пропиточный раствор с температурой 70-90°С, причем соотношение объема пропиточного раствора и объема основы берут в пределах (1,15-1,30):1,00. Затем палладий восстанавливают формиатом натрия при его концентрации 10% масс., после чего отмывают продукт от хлор-иона и осуществляют выдержку обработанного продукта в течение 3,0-3,5 часа при температуре 18-25°С, а затем подвергают сушке до влажности не более 5% и термообрабатывают при подъеме температуры с скоростью 18-20°С/мин до температуры 105-110°С.
Сравнительную оценку катализаторов по эффективности окисления оксида углерода проводили на динамической термостатированной установке в четырех проточных цилиндрических стеклянных реакторах диаметром 20 мм в достаточно жестких (неблагоприятных) условиях: при минимально допустимой толщине слоя катализатора 30 мм и максимально возможной линейной скорости газовоздушного потока 20 см/с. Как правило, при разработке фильтров (устройств) для очистки воздуха от оксида углерода толщина слоя катализатора принимается более 30 мм, а линейная скорость газовоздушного потока - на уровне или менее 20 см/с.
Начальная концентрация оксида углерода в газовоздушной смеси составляла при испытаниях от 90 до 110 мг/м3; температура окружающей среды и газовоздушного потока от 20 до 22°С; относительная влажность газовоздушной смеси от 70 до 80%; продолжительность испытаний 8 ч.
Начальную, Сн, мг/м3, и выходную, Св, мг/м3, концентрации оксида углерода определяли газохроматографическим методом с чувствительностью 0,05 мг/м3⋅мм.
Эффективность окисления оксида углерода, Э, %, оценивали как долю окисленного оксида углерода, выраженную в процентах от начальной концентрации, и к концу каждого часа вычисляли по формуле
Э=(Сн-Св)/Сн⋅100%.
Конечное численное значение величины эффективности определяли как среднее арифметическое из полученных значений за 8 часов испытаний.
Полученный по данному способу палладиевый катализатор низкотемпературного окисления оксида углерода имел эффективность 98-99%.
Следующие примеры поясняют сущность изобретения.
Пример 1. В 31 л воды вносится 300 г хлорида палладия, 100 мл соляной кислоты и раствор нагревают до 70-90°С, причем выдерживают объемное соотношение пропиточного раствора к оксиду алюминия (1,15÷1,30):1. В течение часа происходит полное растворение хлорида палладия с некоторым выкипанием воды. В конечный объем 30 л (концентрация хлорида палладия 1,0% масс.) высыпают 25 л основы. Пульпа выдерживается 4 часа, затем охлаждается до 60°С, и в нее выливаются заранее приготовленные 30 л раствора, содержащего 3,0 кг формиата натрия (концентрация раствора 10% масс.). Восстановление ведется 1,0-1,5 часа.
Полученные частицы отмываются дистиллированной водой до отрицательной реакции на хлор-ион и осуществляют выдержку обработанного продукта в течение 3,5 часа при температуре 25°С, а затем высушивают до влажности не более 5% и термообработку проводят при 110°С со скоростью подъема температуры 20°С/мин.
Полученный катализатор имел эффективность 98%.
Пример 2. Аналогично примеру 1, кроме того, что в 31 л воды вносится 335 г хлорида палладия (концентрация хлорида палладия 1,1% масс.), а выдержку обработанного продукта осуществляют в течение 3,0 часов при температуре 18°С и термообработку проводят при 105°С со скоростью подъема температуры 18°С/мин.
Полученный катализатор имел эффективность 97%.
Пример 3. Аналогично примеру 1, кроме того, что в 31 л воды вносится 320 г хлорида палладия (концентрация хлорида палладия 1,06% масс.), а выдержку обработанного продукта осуществляют в течение 3,2 часа при температуре 21°С и термообработку проводят при 110°С со скоростью подъема температуры 19°С/мин.
Полученный катализатор имел эффективность 99%.
Эффективность низкотемпературного окисления оксида углерода палладиевым катализатором на основе активного оксида алюминия, полученного по прототипу (Патент RU №2531621) составляла 94-96%.
В результате отработки заявленного способа изобретения было установлено, что, если концентрация хлорида палладия ниже 1,0%, снижается количество активных каталитических центров палладия, а, если концентрация хлорида палладия выше 1,1%, идет блокировка объема микро- и мезопор основы, которые повышают количество удачных соударений реагирующих молекул.
Относительно времени выдержки обработанного продукта было показано, что при времени выдержки менее 3,0 часа не удается равномерно распределить каталитические комплексы палладия по поверхности основы, а увеличение времени выдержки более 3,5 часа экономически нецелесообразно.
Относительно температуры выдержки отмытого от хлор-иона продукта показано, что при температуре ниже 18°С формование каталитически активного палладия замедляется, а при температуре выше 25°С идет дезактивация каталитического комплекса.
Относительно температуры термообработки установлено, что при ее увеличении выше 110°С идет реструктуризация каталитического комплекса и снижение его активности, а при температуре ниже 105°С значительно возрастает время термообработки.
Скорость подъема температуры на стадии термообработки выше 20°С/мин приводит к частичной дезактивации каталитической активности палладия, а при скорости ниже 18°С/мин ухудшаются условия формирования самого каталитического комплекса, что в обоих случаях снижает эффективность катализатора.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.
Claims (1)
- Способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия, включающий приготовление подкисленного водного раствора хлорида палладия, пропитку оксида алюминия приготовленным раствором при 70-90°С и объемном соотношении пропиточного раствора к оксиду алюминия (1,15÷1,30):1,00, обработку пульпы 10%-ным раствором формиата натрия до восстановления палладия, отмывку продукта от хлор-ионов и последующую сушку, отличающийся тем, что пропитку ведут раствором хлорида палладия с концентрацией 1,0-1,1% мас., а после отмывки от хлор-ионов промытый продукт выдерживают при температуре 18-25°С в течение 3,0-3,5 ч и термообрабатывают при подъеме температуры со скоростью 18-20°С/мин до 105-110°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107360A RU2712593C1 (ru) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | Способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107360A RU2712593C1 (ru) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | Способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2712593C1 true RU2712593C1 (ru) | 2020-01-29 |
Family
ID=69625130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019107360A RU2712593C1 (ru) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | Способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2712593C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2026738C1 (ru) * | 1990-05-21 | 1995-01-20 | Омский филиал Института катализа СО РАН | Способ приготовления алюмоплатинового катализатора для обезвреживания выбросных газов от органических веществ, монооксида углерода и оксидов азота |
RU2046654C1 (ru) * | 1993-07-13 | 1995-10-27 | Научно-производственная фирма "Химтэк" | Способ получения катализатора окисления органических соединений и оксида углерода |
RU2197472C2 (ru) * | 1996-11-04 | 2003-01-27 | Бп Кемикэлз Лимитед | Способ получения винилацетата |
RU2339446C1 (ru) * | 2007-08-03 | 2008-11-27 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Способ получения палладиевого катализатора на активном оксиде алюминия для низкотемпературного окисления оксида углерода |
RU2531621C1 (ru) * | 2013-07-02 | 2014-10-27 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Способ получения палладиевого катализатора на носителе - оксиде алюминия - для низкотемпературного окисления оксида углерода |
-
2019
- 2019-03-15 RU RU2019107360A patent/RU2712593C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2026738C1 (ru) * | 1990-05-21 | 1995-01-20 | Омский филиал Института катализа СО РАН | Способ приготовления алюмоплатинового катализатора для обезвреживания выбросных газов от органических веществ, монооксида углерода и оксидов азота |
RU2046654C1 (ru) * | 1993-07-13 | 1995-10-27 | Научно-производственная фирма "Химтэк" | Способ получения катализатора окисления органических соединений и оксида углерода |
RU2197472C2 (ru) * | 1996-11-04 | 2003-01-27 | Бп Кемикэлз Лимитед | Способ получения винилацетата |
RU2339446C1 (ru) * | 2007-08-03 | 2008-11-27 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Способ получения палладиевого катализатора на активном оксиде алюминия для низкотемпературного окисления оксида углерода |
RU2531621C1 (ru) * | 2013-07-02 | 2014-10-27 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Способ получения палладиевого катализатора на носителе - оксиде алюминия - для низкотемпературного окисления оксида углерода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4920088A (en) | Catalyst for the oxidation of carbon monoxide | |
CN103028423B (zh) | 一种甲醛室温氧化催化剂的失活与再生方法 | |
JP4251809B2 (ja) | 担持金属触媒、その製造方法及び過酸化水素の直接製造におけるその適用 | |
JPH01194941A (ja) | 一酸化炭素の酸化方法及びその触媒の製法 | |
CN103506111A (zh) | 一种室温下除甲醛和臭氧的催化剂的制备方法 | |
US20060240977A1 (en) | A catalyst for purifying an exhaust gas and a preparation process of the catalyst | |
JPH02187148A (ja) | オゾン分解用触媒 | |
RU2712593C1 (ru) | Способ получения палладиевого катализатора на основе оксида алюминия | |
US6093670A (en) | Carbon monoxide oxidation catalyst and process therefor | |
KR100549896B1 (ko) | 금속성 팔라듐과 금, 및 초산구리를 포함하는비닐아세테이트 촉매 | |
RU2339446C1 (ru) | Способ получения палладиевого катализатора на активном оксиде алюминия для низкотемпературного окисления оксида углерода | |
CN111686802A (zh) | 一种环保型甲醛净化催化剂及其制备方法 | |
JP5503155B2 (ja) | 一酸化炭素除去フィルター | |
RU2531621C1 (ru) | Способ получения палладиевого катализатора на носителе - оксиде алюминия - для низкотемпературного окисления оксида углерода | |
JP3986586B2 (ja) | 燃料電池用水素の精製法 | |
CN109569100B (zh) | 一种可用于空气净化器的滤网及其制备方法 | |
JPS58153538A (ja) | 酸化触媒体 | |
JP5706476B2 (ja) | 一酸化炭素酸化触媒、及びその製造方法 | |
RU2143948C1 (ru) | Носитель и катализатор для гетерогенных реакций | |
CN112264010A (zh) | 一种用于甲醛常温分解的催化剂及其制备方法 | |
CA2472365A1 (en) | Process for the preparation of a microspheroidal catalyst | |
JPH08229391A (ja) | 湿潤空気から水素及び/又は一酸化炭素を除去するための触媒 | |
JP3499251B2 (ja) | 水処理用触媒および水処理方法 | |
JPS581628B2 (ja) | アンモニア酸化分解触媒およびその製造法 | |
RU2674341C1 (ru) | Катализатор для гетерогенных реакций |