КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА Российский патент 2003 года по МПК B01J23/34 B01J23/14 B01J23/50 B01J23/755 B01D53/62 

Описание патента на изобретение RU2205066C1

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, асфальто-бетонных 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 никеля из кислых сульфатных и хлоридно-сульфатных растворов, предварительно отмытый от электролита и высушенный, и содержащий, мас.%:
Оксиды марганца - До 30
Оксиды свинца - До 20
Оксиды никеля - До 3
Оксиды серебра - До 1
Соединения марганца, свинца, серебра, никеля - 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 никеля из кислых сульфатных и хлоридно-сульфатных растворов, содержащих никель и марганец. 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%-ным водным раствором NaOH, через брызгоуловитель со стеклянными шарами и 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 (масса порошка в каждой трубке 1 г), 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 дан фазовый состав анодного шлама, полученного в процессе электролиза никеля из сульфатных растворов никеля и марганца, по данным рентгенофазового анализа.

В табл. 2 дан фазовый состав анодного шлама, полученного в процессе электролиза никеля из хлоридно-сульфатных растворов никеля и марганца, по данным рентгенофазового анализа.

Из данных табл. 1-2 следует, что в состав анодного шлама входят сульфаты, оксиды, гидроксиды марганца, свинца, никеля 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. 3 даны результаты очистки газа от оксида углерода для различных условий работы катализатора - анодного шлама 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 τ, с.

Пример 1 (табл. 3).

Каталитическое окисление монооксида углерода осуществлялось при температурах катализатора 75oС и газа 22oС.

Из данных табл. 3 следует, что за время 6 с газ очищен от СО на 30%.

Пример 2 (табл. 3).

Каталитическое окисление монооксида углерода осуществлялось при температурах катализатора 100oС и газа 24oС.

Из данных табл. 3 следует, что за время 6 с газ очищен от СО на 54%.

Пример 3 (табл. 3).

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

Из данных табл. 3 следует, что за время 6 с газ очищен от СО на 60%.

Пример 4 (табл. 3).

Каталитическое окисление монооксида углерода осуществлялось при температурах катализатора 200oС и газа 32oС.

Из данных табл. 3 следует, что за время 6 с газ очищен от СО на 80%.

С повышением температуры катализатора и времени контакта катализатора и очищаемого газа степень очистки газа от СО возрастает.

По данным рентгенофазового анализа фазовый состав использованного в качестве катализатора анодного шлама по сравнению с исходным практически не изменялся.

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.

Похожие патенты RU2205066C1

название год авторы номер документа
КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА 2001
  • Воропанова Л.А.
  • Ханаев С.Н.
RU2203732C1
КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА 2001
  • Воропанова Л.А.
  • Ханаев С.Н.
  • Хоменко Л.П.
RU2198027C2
КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА И УГЛЕВОДОРОДОВ 1998
  • Воропанова Л.А.
  • Лисицына О.Г.
RU2156653C2
КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА 1998
  • Воропанова Л.А.
  • Лисицына О.Г.
RU2156164C2
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КОБАЛЬТА ОТ МАРГАНЦА 2001
  • Воропанова Л.А.
  • Хоменко Л.П.
RU2212460C2
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ НИКЕЛЯ ОТ МАРГАНЦА 2001
  • Воропанова Л.А.
  • Хоменко Л.П.
RU2205236C1
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ МЕДИ ОТ МАРГАНЦА 2001
  • Воропанова Л.А.
  • Хоменко Л.П.
RU2209839C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 1999
  • Воропанова Л.А.
  • Лисицына О.Г.
RU2164298C2
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЦИНКА ОТ МАРГАНЦА 2005
  • Воропанова Лидия Алексеевна
  • Аванесян Гаянэ Сергеевна
RU2301287C2
КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА 2000
  • Воропанова Л.А.
  • Ханаев С.Н.
RU2180610C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 205 066 C1

Реферат патента 2003 года КАТАЛИЗАТОР ОКИСЛЕНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА

Изобретение относится к катализатору окисления оксида углерода, включающего диоксид марганца и диоксид свинца. Катализатор представляет собой анодный шлам, образующийся на свинцовом аноде при электролитическом восстановлении никеля из кислых сульфатных или хлоридно-сульфатных растворов, предварительно отмытый от электролита и высушенный, и содержащий, мас.%:
Оксиды марганца - До 30
Оксиды свинца - До 20
Оксиды никеля - До 3
Оксиды серебра - До 1
Соединения марганца, свинца, серебра, никеля - Остальное
Изобретение позволяет использовать побочный продукт электрохимического восстановления металла из водного раствора электролита в качестве недорогого и эффективного катализатора. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 205 066 C1

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 никеля из кислых сульфатных или хлоридно-сульфатных растворов, предварительно отмытый от электролита и высушенный, и содержащий, мас. %:
Оксиды марганца - До 30
Оксиды свинца - До 20
Оксиды никеля - До 3
Оксиды серебра - До 1
Соединения марганца, свинца, серебра, никеля - Остальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2205066C1

Катализатор для очистки отработанного газа, содержащего окись углерода 1971
  • Куниясу Есихоро
  • Сакаи Тосиюки
  • Огами Такаси
SU450388A3
0
SU176804A1
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ОКСИДА УГЛЕРОДА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1997
  • Борисова Т.В.
  • Качкина О.А.
  • Балашов В.А.
  • Любушкин В.А.
  • Атаманчук О.В.
  • Абрамов А.К.
RU2120333C1
СПОСОБ СОРБЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯ ИЗ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОД 1993
  • Быцан Н.В.
  • Гончаров Б.В.
  • Буринский С.В.
  • Мельникова Л.А.
RU2065629C1

RU 2 205 066 C1

Авторы

Воропанова Л.А.

Ханаев С.Н.

Даты

2003-05-27Публикация

2001-10-03Подача