Глубокое окисление толуола на полиоксидном никель-, медь-, хромсодержащем катализаторе/Deep Oxidation of Toluene on Polyoxide Nickel-, Copper-and Chrome-Bearing Catalyst

Глубокое окисление толуола на полиоксидном никель-, медь-, хромсодержащем катализаторе

Досумов К. Д., Умбеткалиев А. К., Дуйсенбаева А. Т., Жексенбаева З. Т., Институт органического катализа и электрохимии им. Д. В. Сокольского, Алматы, Казахстан

В связи с увеличением вредных выбросов промышленных предприятий вопросы охраны воздушного бассейна приобретают особую актуальность. Наиболее глубокое обезвреживание газов происходит на катализаторах, содержащих металлы платиновой группы. Из-за дефицита и высокой стоимости платины и палладия вместо катализаторов на их основе применяют оксидные катализаторы. В данной работе приведены результаты исследования глубокого окисления толуола на полиоксидном М—Си—Сг катализаторе, нанесенном на оксид алюминия, модифицированный церием. В качестве носителя использовали q-Al₂O₃, синтезированный путем высокотемпературной обработки γ-Al₂O₃ с диаметром гранул 3—4 мм.

Никель-, медь-, хромсодержащие катализаторы готовили методом пропитки модифицированного церием оксида алюминия водными растворами азотнокислых солей соответствующих металлов. После пропитки катализаторы сушили в течение 5 ч при температуре 423 К и подвергали термической обработке на воздухе при температуре 823 К в течение 5 ч.

Реакцию глубокого окисления толуола проводили в проточной установке в интервале температур 523—773 К при объемной скорости (5—15)·10³ ч^-1 и концентрации толуола в исходной смеси с воздухом 100—670 мг/м³.

На рисунке показаны результаты исследования влияния состава оксидных катализаторов на степень глубокого окисления толуола при 723 К, объемной скорости 5·10³ ч^-1 и концентрации толуола в исходной смеси с воздухом 320 мг/м³.

Влияние состава катализаторов на степень глубокого окисления толуола:
1 — Ni–Cu–Cr/2 % Ce/q-Al₂O₃; 2 — Ni–Cu–Cr/q-Al₂O₃; 3 — Ni–Cu/2 % Ce/q-Al₂O₃; 4 — Ni–Cr/2 % Ce/q-Al₂O₃; 5 — Ni/2 % Ce/q-Al₂O₃

По мере усложнения состава катализатора степень глубокого окисления толуола возрастает. Наименьшее значение (57 %) имеет место при использовании катализатора состава Ni/2 % Ce/q-Al₂O₃, наибольшее 98,5 % — при применении катализатора Ni–Cu–Cr/2 % Ce/q-Al₂O₃. По активности в реакции глубокого окисления толуола катализаторы располагаются в ряд:

Ni–Cu–Cr/2 % Ce/q-Al₂O₃(98,5 %) > Ni–Cu–Cr/q-Al₂O₃ (93 %) > Ni–Cu/2 % Се/q-Al₂O₃(85 %) > Ni–Cr/2 % Се/q-Al₂O₃(76 %) > Ni/2 % Се/q-Al₂O₃(57 %).

Степень глубокого окисления толуола на многокомпонентном катализаторе с модифицированным носителем Ni–Cu–Cr/2 % Се/q-Al₂O₃ значительно выше (98,5 %), чем на катализаторе с немодифицированным носителем Ni–Cu–Cr/q-Al₂O₃ (93 %).

Синтезированный полиоксидный катализатор может быть использован в процессах обезвреживания вредных выбросов промышленных предприятий.

Dosumov к. D., Umbetkaliev A. K., Duysenbaeva A. T., Zheksenbaeva Z. T., D. V. Sokolskiy Institute of Organic Catalysis and Electrochemistry, Almaty, Kazakhstan

Polyoxide Ni, Cu, Cr-bearing catalyst put on aluminum oxide modified with cerium is synthesized. The catalyst provides a degree of toluene deep oxidation up to 98.5 %. The catalyst can be used in clearing harmful emissions of industrial enterprises.

Досумов Кусман Досымович, д-р хим. наук, проф., зав. лабораторией, Институт органического катализа и электрохимии им. Д. В. Сокольского, ул. Д. Кунаева, 142, Алматы, 050010, Казахстан. Тел./факс (272) 91-66-32, факс (272) 91-57-22. E-mail
Умбеткалиев Аскар Кадырович, канд. хим. наук, вед. науч. сотр., Институт органического катализа и электрохимии им. Д. В. Сокольского, ул. Д. Кунаева, 142, Алматы, 050010, Казахстан. Тел./факс (272) 91-66-32, факс (272) 91-57-22
Дуйсенбаева Айнур Талапхановна, мл. науч. сотр., Институт органического катализа и электрохимии им. Д. В. Сокольского, ул. Д. Кунаева, 142, Алматы, 050010, Казахстан. Тел./факс (272) 91-66-32, факс (272) 91-57-22.
Жексенбаева Зауреш Тапаевна, канд. хим. наук, ст. науч. сотр., Институт органического катализа и электрохимии им. Д. В. Сокольского, ул. Д. Кунаева, 142, Алматы, 050010, Казахстан. Тел./факс (272) 91-66-32, факс (272) 91-57-22