СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ ОЗОНА И КАТАЛИЗАТОР Российский патент 2023 года по МПК B01J37/04 B01J37/08 B01J23/755 B01J23/72 B01J23/34 B01D53/66 

Изобретение относится к неорганической химии, а именно, к способам получения катализатора для разложения озона и катализаторам, и может быть использовано для получения материалов для удаления озона из газовых потоков.

Наиболее близким по составу к заявляемому является катализатор, описанный вместе со способом его получения в патенте Российской Федерации №2077946 на изобретение «Катализатор для разложения озона» по классу B01J 23/889, заявл. 12.01.1995 года и опубл. 27.04.1997 года.

Известный катализатор для разложения озона содержит оксиды марганца, никеля, меди и талюм, причем в качестве оксида марганца содержит закись-окись марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Закись-окись марганца 7-20 Оксид никеля 30-50 Оксид меди 3-10 Талюм 30-40

Указанный катализатор для разложения озона получают смешиванием предварительно измельченных марганец-, никель-, медьсодержащих соединений (закиси-окиси марганца, оксида никеля, оксида меди) и талюма в указанном выше соотношении, прессованием смеси в таблетки диаметром 5 мм и высотой 6 мм под давлением 4Т/см², гидротермальной обработкой таблеток при температуре 80°С в течение 6 часов, их последующей сушкой при температуре 120°С в течение 6 часов и прокаливанием при температуре 420°С в течение 6 часов.

Недостатками известного катализатора для разложения озона и способа его получения являются значительные потери материала при производстве катализатора и быстрое ухудшение его эксплуатационных свойств, в частности, снижение каталитической активности при работе в слое катализатора, обусловленные тем, что при получении катализатора вначале прессуют таблетки, а затем производят их многостадийную обработку, при которой происходит эрозия таблеток катализатора, из-за чего увеличивается их пористость и хрупкость, приводящая к потерям массы в процессе производства, транспортировки и к потерям массы таблеток в виде мелкодисперсной фазы, уносимой потоком воздуха, при работе их в слое катализатора, что приводит к ухудшению его эксплуатационных свойств.

Задачей заявляемого изобретения является длительное сохранение каталитической активности катализатора в реакции разложения озона при его работе в слое.

Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является снижение пористости и хрупкости таблеток катализатора. Указанный результат достигается тем, что:

1. В способе получения катализатора для разложения озона, включающем смешивание предварительно измельченных марганец-, никель-, медьсодержащих соединений и талюма, прессование смеси в таблетки, гидротермальную обработку в течение 6 часов, сушку при температуре 120°С в течение 6 часов и прокаливание при температуре 420°С в течение 6 часов, согласно изобретению, смешивают с талюмом предварительно измельченные частицы карбоната марганца, карбоната никеля и карбоната меди при следующем соотношении компонентов мас.%: карбонат марганца - 8-14, карбонат никеля - 30-40, карбонат меди - 5-8, талюм - остальное; добавляют к смеси воду до образования однородной сметанообразной массы, которую раскладывают в формы, выдерживают на воздухе до затвердевания, извлеченную из форм смесь подвергают гидротермальной обработке при температуре 70-80°С, сушат и прокаливают, после чего измельчают и прессуют в таблетки.

2. В способе по п. 1, согласно изобретению, массу, разложенную в формы размером 10×10×10 мм, выдерживают на воздухе до затвердевания 24 часа.

3. В способе по п. 1, согласно изобретению, гидротермальную обработку проводят с избытком воды.

4. В катализаторе для разложения озона, содержащем марганецсодержащее соединение, оксид никеля, оксид меди и талюм, согласно изобретению, в качестве марганецсодержащего соединения он содержит оксид марганца, а также оксид никеля, оксид меди и талюм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксид марганца 10-20 Оксид никеля 30-50 Оксид меди 5-10 Талюм остальное,

при этом катализатор получен способом, охарактеризованным в п. 1.

Смешивание с талюмом предварительно измельченных частиц карбоната марганца, карбоната никеля и карбоната меди при следующем соотношении компонентов мас.%: карбонат марганца - 8-14, карбонат никеля - 30-40, карбонат меди - 5-8, талюм - остальное; добавление к смеси воды до образования однородной сметанообразной массы, которую раскладывают в формы и выдерживают на воздухе до затвердевания, извлеченную из форм смесь подвергают гидротермальной обработке при температуре 70-80°С, сушат и прокаливают, последующее измельчение и прессование катализатора в таблетки, позволяют снизить пористость и хрупкость таблеток катализатора, и тем самым дольше сохранять каталитическую активность катализатора в реакции разложения озона при его работе в слое.

При этом массу, разложенную в формы размером 10×10×10 мм, могут выдерживать на воздухе до затвердевания 24 часа.

При этом гидротермальную обработку могут проводить с избытком воды.

Введение в качестве марганецсодержащего соединения оксида марганца, а также содержание оксида никеля, оксида меди и талюма при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксид марганца 10-20 Оксид никеля 30-50 Оксид меди 5-10 Талюм остальное,

и получение катализатора способом, охарактеризованным в п. 1, позволяет снизить пористость и хрупкость таблеток катализатора, и тем самым дольше сохранять каталитическую активность катализатора в реакции разложения озона при его работе в слое.

Заявляемый способ получения катализатора для разложения озона обладает новизной по сравнению с ближайшим аналогом, отличаясь от него тем, что:

1. смешивают с талюмом предварительно измельченные частицы карбоната марганца, карбоната никеля и карбоната меди при следующем соотношении компонентов мас. %: карбонат марганца - 8-14, карбонат никеля - 30-40, карбонат меди - 5-8, талюм - остальное; добавляют к смеси воду до образования однородной сметанообразной массы, которую раскладывают в формы, выдерживают на воздухе до затвердевания, извлеченную из форм смесь подвергают гидротермальной обработке при температуре 70-80°С, сушат и прокаливают, после чего измельчают и прессуют в таблетки,

2. массу, разложенную в формы размером 10×10×10 мм, выдерживают на воздухе до затвердевания 24 часа,

3. гидротермальную обработку проводят с избытком воды.

Заявляемый сорбент обладает новизной по сравнению с ближайшим аналогом, отличаясь от него тем, что в качестве марганецсодержащего соединения он содержит оксид марганца, а также оксид никеля, оксид меди и талюм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксид марганца 10-20 Оксид никеля 30-50 Оксид меди 5-10 Талюм остальное,

при этом катализатор получен способом, охарактеризованным в п. 1.

Заявителю неизвестны способ получения катализатора для разложения озона и катализатор, полученный заявляемым способом, обладающие вышеуказанными отличительными существенными признаками, позволяющими явным образом достичь такого же технического результата, они не следуют явным образом из изученного им уровня техники, поэтому заявитель считает, что они соответствуют критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый способ получения катализатора для разложения озона и катализатор могут найти широкое применение в области неорганической химии и могут быть использованы для получения катализаторов для удаления озона из газовых потоков, поэтому заявляемое изобретение соответствуют критерию «промышленная применимость».

Заявляемый способ получения катализатора для разложения озона представляет собой совокупность операций, позволяющих снизить пористость и хрупкость таблеток катализатора, и заключается в том, что смешивают с талюмом предварительно измельченные частицы карбоната марганца, карбоната никеля и карбоната меди при следующем соотношении компонентов мас.%: карбонат марганца - 8-14, карбонат никеля - 30-40, карбонат меди - 5-8, талюм - остальное; добавляют к смеси воду до образования однородной сметанообразной массы, которую раскладывают в формы размером 10×10×10 мм, выдерживают на воздухе 24 часа до затвердевания, извлеченную из форм смесь подвергают гидротермальной обработке при температуре 70-80°С в течение 6 часов, сушат при температуре 120°С в течение 6 часов и прокаливают при температуре 420°С в течение 6 часов, после чего измельчают и прессуют в таблетки.

Все используемые при получении заявляемого катализатора для разложения озона компоненты и оборудование являются доступными и широко применяются в химических производствах.

Катализатор для разложения озона получают следующим образом.

Пример 1. Берут измельченные до размеров частиц 50-100 мкм 22,40 г карбоната марганца, 70,10 г карбоната никеля, 13,20 г карбоната меди, тщательно смешивают с 94,3 г талюма, добавляют воду и перемешивают до образования однородной сметанообразной массы. Полученную смесь раскладывают в формы размером 10×10×10 мм и выдерживают на воздухе 24 часа до затвердевания, затем извлеченные из форм образцы подвергают гидротермальной обработке с избытком воды при температуре 80°С в течение 6 часов. После этого образцы выгружают в керамическую емкость, помещают в ней в сушильный шкаф на 6 часов при температуре 120°С, а затем в муфельную печь на 6 часов, где их прокаливают при температуре 420°С. После прокаливания образцы измельчают и прессуют в таблетки размером 6 мм.

Получение катализатора для разложения озона было выполнено аналогично вышеописанному способу несколько раз при разных соотношениях компонентов и режимах гидротермальной обработки при температуре 70, 72,5, 75, 77,5°С.

Заявляемый способ получения катализатора для разложения озона и катализатор, полученный заявляемым способом, по сравнению с ближайшим аналогом, позволяет дольше сохранять каталитическую активность катализатора в реакции разложения озона при его работе в слое за счет снижения пористости и хрупкости таблеток катализатора.

Кроме того, при получении заявляемого катализатора заявляемым способом, по сравнению с ближайшим аналогом, существенно снижаются потери массы материала в процессе производства и транспортировки катализатора.

Изобретение относится к неорганической химии, а именно, к способу получения катализатора для разложения озона. Описан способ получения катализатора для разложения озона, включающий смешивание предварительно измельченных марганец-, никель-, медьсодержащих соединений и талюма, прессование смеси в таблетки, гидротермальную обработку в течение 6 часов, сушку при температуре 120°С в течение 6 часов и прокаливание при температуре 420°С в течение 6 часов, причем смешивают с талюмом предварительно измельченные частицы карбоната марганца, карбоната никеля и карбоната меди при следующем соотношении компонентов мас.%: карбонат марганца - 8-14, карбонат никеля - 30-40, карбонат меди - 5-8, талюм - остальное; добавляют к смеси воду до образования однородной сметанообразной массы, которую раскладывают в формы, выдерживают на воздухе до затвердевания, извлеченную из форм смесь подвергают гидротермальной обработке при температуре 70-80°С, сушат и прокаливают, после чего измельчают и прессуют в таблетки. Технический результат - снижение пористости и хрупкости таблеток катализатора. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Способ получения катализатора для разложения озона, включающий смешивание предварительно измельченных марганец-, никель-, медьсодержащих соединений и талюма, прессование смеси в таблетки, гидротермальную обработку в течение 6 часов, сушку при температуре 120°С в течение 6 часов и прокаливание при температуре 420°С в течение 6 часов, отличающийся тем, что смешивают с талюмом предварительно измельченные частицы карбоната марганца, карбоната никеля и карбоната меди при следующем соотношении компонентов мас.%: карбонат марганца - 8-14, карбонат никеля - 30-40, карбонат меди - 5-8, талюм - остальное; добавляют к смеси воду до образования однородной сметанообразной массы, которую раскладывают в формы, выдерживают на воздухе до затвердевания, извлеченную из форм смесь подвергают гидротермальной обработке при температуре 70-80°С, сушат и прокаливают, после чего измельчают и прессуют в таблетки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что массу, разложенную в формы размером 10×10×10 мм, выдерживают на воздухе до затвердевания 24 часа.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидротермальную обработку проводят с избытком воды.