Кинетика гетерогенного разложения озона на оксидных катализаторах Мартынов, Игорь Вячеславович

Введение к работе

Актуальность темы. Озон, как сильный и экологачески чистый окислитель, широко применяется для обеззараживания питьевой воды, промышленных газовых выбросов и сточных вод, а также для понижения температуры ряда окислительных процессов. Однако озон токсичное вещество. Предельно допустимая концентрация 0₃ в рабочей зоне составляет 0.1 мг/м³. В связи с этим, при использовании 0₃ возникает проблема конверсии остаточного озона. Наиболее оптимальным методом утилизации остаточного озона является каталитическое разложение Оз- Поэтому в настоящее время актуальной представляется задача разработки новых каталитических композиций разложения 0₃ и исследование кинетики процесса. Полученные кинетические параметры могут быть использованы не только для оптимизации условий разложения озона, но и для моделирования этого процесса в блочных катализаторах, наиболее перспективных в практическом использовании.

Цель работы. Целью данной работы являлось исследование кинетики разложения озона на цементсодержащих каталитических композициях:

1. определение кинетических параметров каталитического разложения озона;

2. определение области протекания процесса;

3. установление глубины проникновения реакции в гранулу катализатора;

4. выяснение роли диффузионного торможения в кинетике процесса каталитического распада озона.

Научная новизна. Положения, представляющие научную новизну и выносимые на защиту, заключаются в следующем:

Разработан новый высокоэффективный катализатор разложения озона.

Определена область протекания разложения озона на никель-медь-марганец-цемент-содержащих катализаторах при высоких и низких температурах в классическом реакторе.

Впервые нзучена кинетика разложения озона на оксидах ряда переходных металлов и на многокомпонентных катализаторах состава - Мпз04-СиО-№0-талюм* "методом трубок". Определены кинетические параметры процесса разложения озона на этих системах.

Практическая значимость. Создан новый высокоэффективный катализатор разложения озона, стабильно работающий в сухой и влажной среде. Данный катализатор в настоящее время является одним из лучщих среди известных катализаторов разложения озона и защищен патентом РФ.

* талюм — композиция из моно- и диалюминатов кальция.

Результаты кинетических исследований могут быть использованы для оптимизации процесса разложения озона при практическом использовании данной каталитической композиции. Истинные значения кинетических параметров можно использовать для моделирования процесса разложения 0₃ в элементарной ячейке блочного катализатора.

Опытная партия разработанного катализатора была изготовлена на промышленном оборудовании катализаторного цеха завода Новомосковского филиала ГИАП* и прошла успешные промышленные испытания на установке по разложению остаточного озона на Днепровской озонаторной станции водоподготовки в Киеве и в медицинском оборудовании, изготовляемом фирмой «Медозон» в Москве.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всероссийской конференции "Озон-94", г. Уфа, 1994 г., на международной конференции "Modern Trends in Chemical Kinetics and Catalysis", Новосибирск, 1995 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, включая 3 тезисов на конференциях, одну статью в научном журнале и один патент РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Объем диссертации составляет 127 страниц, включая 19 рисунков и 21 таблицу. Список литературы содержит 109 наименований.