Исследование адсорбции диоксида серы на TiО2 и Y—цеолитах методом ИК спектроскопии Шор, Алексей Маркович

Введение к работе

Актуальность проблемы. Все больнее значение в практике очистки отхоляшнх газов предприятий металлургической, химической промышленности, тепловых электростанций от диоксида сери - одного из основных загрязнителей атмосферы - приобретают гетерогенно-каталитические и адсорбционные методы с использованием различных оксидных систем, сочетаювие высокую эффективность утилизации so. и больвую производительность. Большая часть работ в этой области направлена на реаеиие прикладных проблем. В тоже время дальнейшее развитие этих методов требует углубления знаний фундаментального характера о природе взаимодействия диоксида серы с поверхностью катализатора или адсорбента. .

Выбранные в работе в качестве объектов исследования диоксид титана и цеолиты типа фохазита вироко применяются для удаления SO-

TiO, - один из основных и наиболее активных катализаторов реакции Клауса. Несмотря на это многие аспекты адсорбции SO. на диоксиде титана остаются не выясненными, начиная с природы форм адсорбции диоксида серы и кончая участием их во взаимодействии с h₂s.

Цеолиты используются в адсорбционных процессах. Кроме того цеолиты типа фохазита представляют больной интерес как модельные системы, позволяющие широко варьировать их состав при сохранении кристалличности. Однако адсорбция so, на фохазитах, особенно в модифицированных формах, изучена слабо.

В связи с этим изучение поверхностных форм диоксида серы на TiO, и цеолитах типа фохазита весьма актуально не только с точки зрения применения данных систем для конкретных промышленных целей, но и в более широком смысле - для понимания процессов происходящих с участием SO, на различных оксидных системах.

Цель работы заключается в изучении адсорбции диоксида серы на TiO, и цеолитах типа Y, установлении центров адсорбции и типов образующихся поверхностных комплексов, поведения их в условиях взаимодействия с H,S (в случае Тіо,), выявлении влияния состава цеолитов типа Y на адсорбцию SO,.

Работа выполнялась в Институте химии природного органического сырья СО РАН в . соответствии с планами научно-исследовательских

работ Института по темам 'Исследование процессов каталитической активации низших парафинов и серусодерхаиих соединений' (м гос. регистрации 01.86.0104403) и "Разработка научных основ технологии адсорбционного концентрирования и утилизации кислых промышленных газов' (м гос. регистрации 01. 90. юооззо2).

Научная коваэва. впервые проведено детальное НК спектроскопическое исследование адсорбции диоксида серы на диоксиде титана и цеолитах типа У. Установлены центры адсорбции и формы образующихся поверхностных комплексов. Выявлено влияние воды на образование поверхностных форм SO, на Ti0₂ , а также их реакционная способность по отношению к H₂S. Установлен характер изменений в образовании поверхностных форм SO, в зависимости от изменения состава цеолитов типа Y.

Практическая значимость. Установление закономерностей адсорбции SO, на Тіо, и цеолитах типа Y, поведения поверхностных форм so, в различных реакционных условиях' и в зависимости от состава адсорбента позволяют полнее понять механизмы действия оксидных систем в каталитических и адсорбционных способах извлечения диоксида серы, что крайне важно для целенаправленного поиска и использования новых катализаторов и адсорбентов.

Личный вклад автора. Автор принял основное участие в планировании работ, постановке задач, обсуждении результатов. Им выполнены все ИК спектроскопические эксперименты н обработка экспериментальных данных. -

Задщщасяые додоаеяи я.

1. Центры адсорбции и типы поверхностных форм SO, на Тіо,; -

2. Влияние воды на адсорбцию S0₂ на диоксиде титана;

3. Реакционная способность поверхностных форм SO, на диоксиде титана по отношению к сероводороду;

4. Влияние состава цеолитов типа Y на'характер.адсорбции SO,.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XI Всесоюзном совещании 'Применение колебательных спектров к исследованию неорганичесхих и координационных соединений' (шушенское, 1987), XII - всесоюзном совещании 'Применение колебательных " спектров к исследованию неорганических и координационных соединений' (Минск, 1989), XXVI Международном коллоквиуме по спектроскопии (София, 1989), Международной

конференции 'Цеолитный катализ в ревении экологических проблем* (Ярославль, 1992).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура к объем диссертации. диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы.

В главе і приведен литературный обзор, в котором рассмотрены природа поверхности ТІО, и структура цеолитов типа фожазита; типы и свойства активных центров диоксида титана и цеолитов; адсорбция диоксида серы и структура образующихся при этом поверхностных форм на вироком классе оксидных систем.

В главе 2 описана методика эксперимента и процедура обработки экспериментальных данных.

В главе 3 приведены результаты исследования адсорбции so на поверхности ТІО., влияния на нее воды и реакционной способности поверхностных форм SO, по отновению к сероводороду.

В главе 4 представлены результаты изучения адсорбции so, на цеолитах типа Y различного состава и модификации.

Объем диссертации составляет 14 3 страниц, . включая . 30 рисунков, 2 таблицы и библиографию, состоявую из 162 наименований.