Pemilihan Dan Penyahaktifan Punca Pemangkin Heterogen

Berdasarkan komponen aktif yang berbeza, pemangkin heterogen boleh dibahagikan kepada logam dan garamnya, oksida logam, dan pemangkin oksida logam komposit; berdasarkan bentuknya, mereka boleh dibahagikan kepada bentuk sfera, kolumnar pendek, dan sarang lebah; berdasarkan proses penyediaan mereka, mereka boleh dibahagikan kepada mereka yang menggunakan sokongan dan yang tidak menggunakan sokongan.

Pemangkin heterogen keadaan pepejal{0}}sebahagian besarnya menghalang kehilangan mangkin, lebih mudah diasingkan daripada air buangan dan mempunyai kelebihan seperti aktiviti yang baik, kestabilan yang baik dan proses rawatan yang singkat;

Walau bagaimanapun, terdapat pemindahan jisim antara fasa mangkin heterogen, dan pepejal terampai dalam air sisa dan perantaraan tindak balas boleh menyebabkan zarah pemangkin disalut atau disekat, yang membawa kepada penyahaktifan.

(1) Pemangkin Logam/Disokong

Dalam teknologi pengoksidaan pemangkin heterogen, mangkin logam mulia digunakan secara meluas kerana aktivitinya yang tinggi, jangka hayat yang panjang, dan kebolehsuaian yang kuat. Pemangkin yang dibuat dengan logam mulia seperti P, Pd, dan Ru sebagai komponen aktif bukan sahaja mempunyai tapak penjerapan hidrokarbon yang serasi tetapi juga sejumlah besar tapak penjerapan oksigen, yang boleh dengan cepat menjalani pengaktifan oksigen dan penjerapan hidrokarbon apabila tindak balas permukaan berlangsung. Untuk mencapai keterserakan yang lebih baik dan mengurangkan jumlah logam yang digunakan, impregnasi sering digunakan untuk menyokong logam pada pembawa dengan luas permukaan spesifik yang tinggi, seperti Al3O2, SiO2, karbon teraktif, TiO2, CeO2, dan ZrO2.

(2) Oksida Logam/Pemangkin Disokong

Pemilihan pemangkin dalam proses pengoksidaan pemangkin memerlukan pertimbangan pelbagai faktor, seperti sifat larutan, kapasiti pemangkin pemangkin, dan kestabilan termanya dalam air. Antaranya, oksida logam sangat dihargai kerana kestabilan yang tinggi dan aktiviti yang baik.

Berdasarkan kestabilannya, pemangkin boleh dikelaskan seperti berikut: 1. Oksida yang paling stabil di bawah keadaan pengoksidaan tinggi, seperti titanium oksida, vanadium oksida, kromium oksida, magnesium oksida, zink oksida, dan aluminium oksida; 2. Oksida dengan kestabilan sederhana, seperti oksida besi, kobalt oksida, nikel oksida dan plumbum oksida; 3. Keadaan oksida dan logam mulia-tinggi yang tidak stabil-seperti platinum, paladium, ruthenium dan emas.

(3) Oksida Komposit/Pemangkin Disokong

Berdasarkan prinsip pelengkap peraturan aktiviti pemangkin, pemangkin oksida komposit dijangka mencapai aktiviti pemangkin yang lebih tinggi. Kesan sinergi boleh meningkatkan aktiviti mangkin dan menghalang pembubaran komponen aktif. Sebagai contoh, gabungan CoO, CuO, atau NiO dengan oksida Fe(III), Pt, atau Ru ialah pemangkin pengoksidaan yang berkesan.

(1) Pemilihan Pemangkin

Apabila memilih pemangkin, secara amnya pemangkin dengan ciri-ciri berikut harus digunakan:

1. Kadar pengoksidaan yang cepat dan sentuhan fasa yang lebih baik, dengan itu mempercepatkan tindak balas;

2. Tidak-selektif, membolehkan pengoksidaan lengkap;

3. Sifat fizikokimia yang stabil dalam larutan berasid panas;

4. Aktiviti tinggi dan jangka hayat yang panjang pada suhu tinggi, dan tidak sensitif kepada racun;

5. kekuatan mekanikal yang tinggi dan rintangan haus.

(2) Pemilihan Sokongan Pemangkin

Berdasarkan komposisi zarah sokongan mangkin, ia boleh dibahagikan secara kasar kepada tiga jenis: penyokong zarah, sokongan-berbutir kasar dan substrat.

Apabila menggunakan pemangkin, perkara berikut biasanya dipertimbangkan:

1. Komposisi kimia dan penyebaran;

2. Sifat fizikokimia permukaan-keliangan, penjerapan, sifat elektrokimia dan mekanikal;

3. Ketebalan dan kuantiti bahan aktif yang boleh dimuatkan;

4. Kekuatan dan kestabilan khusus;

5. Kestabilan kimia;

6. Rintangan lelasan, kekerasan, dan kekuatan mampatan;

7. Penyertaan dalam tindak balas pemangkin.

Sebagai tambahan kepada aktiviti yang tinggi dan selektiviti yang baik, pemangkin juga mesti mempunyai kekuatan dan kestabilan mekanikal yang baik, dengan kestabilan mempengaruhi keupayaannya untuk merendahkan aktiviti.

Selepas tempoh penggunaan, pemangkin akan mengalami penyahaktifan, terutamanya disebabkan oleh kehilangan bahan pemangkin dan coking.

Kehilangan pemangkin adalah punca utama penyahaktifan. Kehilangan ini terutamanya dipengaruhi oleh pH, ​​menyebabkan komponen aktif larut. Kajian eksperimen telah menunjukkan bahawa pH air sisa mempunyai kesan yang ketara ke atas pengoksidaan bahan organik dalam fasa cecair.

Sebagai contoh, pemangkin ozon heterogen mempamerkan kadar tindak balas yang rendah dan kadar penyahaktifan yang tinggi di bawah keadaan berasid. Kehilangan mangkin adalah minimum pada pH 7. Apabila pH lebih besar daripada 7 tetapi kurang daripada 9, tiada kehilangan mangkin berlaku. Walau bagaimanapun, apabila pH lebih besar daripada 10, kadar tindak balas kekal rendah. Oleh itu, pelarasan nilai pH boleh mengurangkan atau menghalang kehilangan mangkin.

Coking mangkin adalah satu lagi punca utama penyahaktifan, juga dikenali sebagai penyahaktifan catalyst fouling. Ini disebabkan terutamanya oleh pemendapan karbon, nitrogen, dan bahan lain yang dihasilkan semasa tindak balas pada permukaan mangkin. Aplikasi kejuruteraan telah mengesahkan bahawa sesetengah pemangkin heterogen mempamerkan kadar degradasi yang tinggi dalam jangka masa tertentu, diikuti dengan penyahaktifan. Analisis kromatografi fotoelektrokimia tenaga (ESCA) permukaan mangkin mendedahkan pemendapan karbon, yang menghalang sentuhan antara bahan tindak balas dalam fasa cecair dan permukaan mangkin, dengan itu membawa kepada penyahaktifan.