Исследование бинарных смесевых композиций оксидов переходных металлов
ИССЛЕДОВАНИЕ БИНАРНЫХ СМЕСЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ ОКСИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, НАНЕСЕННЫХ НА ПОЛИМЕРНУЮ МАТРИЦУ, В РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДА НАТРИЯ
Смотрите также [PDF формат]
Проблема загрязнения окружающей природной среды является для человечества весьма актуальной, в связи с этим предприятия топливно-энергетического комплекса уделяют большое внимание мероприятиям по ее защите. Ужесточение экологических нормативов предъявляют повышенные требования к эффективности работы всех процессов нефте- и газоперерабатывающих заводов, предназначенных для выделения и переработки сернистых соединений [1]. Образующиеся сернисто-щелочные стоки (СЩС) обезвреживают, в основном, путем окисления содержащихся в них токсичных сернистых соединений в менее токсичные продукты электрохимическим способом или с по-мощью химических окислителей [2, 3]. Из этих методов наибольший интерес представляет окисление токсичных сернистых соединений кислородом воздуха из-за его доступности и невысокой стоимости. Каталитической активностью в этом процессе обладают соли металлов переменной валентности, такие, как Ni, Mn, Cu, Co, Fe [4].
В представленной работе изучались окислительно-каталитические свойства оксидов металлов переменной валентности, нанесенных на полимерную основу. Использование такого носителя катализатора связано с его устойчивостью к воздействию щелочей и примесей нефтепродуктов, содержащихся в СЩС. Ранее проведенными исследованиями [5] была выявлена каталитическая активность оксидов металлов переменной валентности в реакциях окисления сульфид-гидросульфидных соединений. Для повышения активности гетерогенных катализаторов в процессах локального каталитического обезвреживания СЩС представлялось целесообразным исследование синергетического эффекта смесевых композиций оксидов металлов переменной валентности, нанесенных на полимерную матрицу, в реакции окисления сульфида натрия.
Максимальную активность при окислении растворов сульфида натрия кислородом проявляют катализаторы с MnO2 и CuO, в присутствии которых начальные скорости окисления сульфида натрия в 1,4 и 1,25 раз выше по сравнению с холостым опытом. Катализаторы на основе оксидов металлов пе-ременной валентности: Co3O4, NiO, Cr2O3, TiO2, Fe2O3 проявляют незначительную активность, а катализаторы на основе V2O5 и MoO3 — даже ингибируют окисление Na2S.
Проведенные исследования показывают, что активность окислов метал-лов переменной валентности в реакции окисления сульфида натрия расположе-на в следующем ряду: MnO2>CuO> Co3O4> NiO >Cr2O3
Для увеличения активности катализатора окисления сульфида натрия и возможности обнаружения синергетического эффекта целесообразным было изучение бинарных смесевых композиций оксидов металлов переменной валентности, нанесенных на полимерную матрицу.
Показано, что наибольшей активностью обладают смесевые композиции с оксидом марганца. Также полученные экспериментальные данные указывают на тенденцию к снижению каталитической активности бинарных оксидных смесей в соответствии с ранее выявленной активностью. Так, активность бинарных смесей лежит в следующем ряду:
MnO2/CuO > CuO/ Co3O4 > Co3O4/ NiO > NiO/ Cr2O3
Основываясь на максимальной активности смесевого катализатора CuO-10/MnO2-10 были проведены исследования по подбору оптимального соотношения активных окислов CuO, MnO2 в смесевой композиции друг с другом в составе полимерной матрицы.
Максимальная концентрация каталитиче-ского компонента в полимерной матрице составила 20% масс. Показано, что наибольшей активностью в реакции окисления Na2S обладают смесевые катализаторы следующего состава: CuO-5/MnO2-15 (1.87 г.л-1.с-1), CuO-10/MnO2-10 (1.6 г.л-1.с-1), CuO-15/MnO2-5 (1.47 г.л-1.с-1).
Сравнение каталитической активности известного фталоцианинового катализатора КС-20, основным каталитическим компонентом которого является 20%-ый концентрат фталоцианина кобальта в полимере, показало, что катали-затор MnO2-15/CuO-5 обладает более высокой активностью (?0 = 1,87 г.л-1.с-1) при окислении сульфида натрия в сравнении с известным катализатором КС-20 (?0 = 1,2 г.л-1.с-1).
Список литературы:
[1] Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем. М.: Хи-мия. — 2002. — 608с.
[2] Ахмадуллина, А.Г. Обезвреживание и использование сернисто-щелочных отходов нефтепереработки и нефтехимии / А.Г. Ахмадуллина, Ю.Р. Абдрахи-мов, И.Н. Смирнов. – Тематический обзор ЦНИИТЭнефтехим, выпуск 4, М. 1990, 50 стр.
[3] Галуткина, Г.А. Использование метода химического окисления в процес-се очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических произ-водств / Г.А. Галуткина, А.Г. Немченко, Э.В. Рубинская – М.: Тематический обзор ЦНИИТЭнефтехим, 1979. – 44 с.