Кинетика гетерогенного разложения озона на оксидных катализаторах

• Автор: Мартынов, Игорь Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание
Введение

I. Литературный обзор 1. Методы определения ктивни катализаторов

2. Методы анализа озона

3. Разложение озона на гетерогенных поверхностях

4. Механизм каталитического разложения озона

5. Механизм формирования цементсодержащих катализаторов

Экспериментальная часть

И. Изучение кинетики разложения озона в классическом реакторе

1. Экспериментальная установка

2. Приготовление образцов катализаторов

3. Статистическая обработка результатов
4. Влияние добавок оксида никеля на активность катализатора
5. Влияние условий эксперимента на кинетику разложения
III. Изучение кинетики каталитического разложения озона методом трубок
1. Экспериментальная установка
2. Гибель активных частиц на стенках цилиндрической трубы.
Теория вопроса
3. Приготовление образцов однокомпонентных катализаторов
4. Кинетика гибели озона на однокомпонентных катализаторах
5. Кинетика гибели озона на талюме
6. Приготовление образцов с многокомпонентными каталити
ческими составами
7. Кинетика гетерогенного разложения озона на многокомпо нентных.цементсодержащих каталитических системах
8. Сравнение решений диффузионнокинетического уравнения
с решениями уравнения ФранкКаменецкого
9. Моделирование кинетики разложения озона в элементарной 7 ячейке блочного катализатора
Выводы 1 1
Литература


Полученные кинетические параметры представляют не только теоретический интерес, но и могут быть использованы для оптимизации условий разложения Оз, а так же для моделирования этого процесса на блочных катализаторах, наиболее перспективных в практическом использовании. I. Литературный обзор. Методы определения активности катализаторов. Прежде чем приступить к рассмотрению катализаторов разложения
озона необходимо выбрать способ сравнительной оценки величин их активностей. Разные авторы, приводя значение активности катализатора, используют различные способы выражения его каталитической активности. Ж скорость реакции в присутствии катализатора И,то же, без катализатора р доля объема системы, занимаемая катализатором, недоступная для реагирующих веществ. Ак I в, молекссм , где 5площадь поверхности катализатора, данные величины активности зависят от скорости потока газа и ог концентрации реагентов. В ряде случаев достаточно строгой характеристикой каталитической активности является константа скорости каталитического процесса, отнесенная к единице поверхности катализатора ЛЛ5. Однако если кинетические уравнения данного процесса для разных катализаторов неодинаковы, то удельные константы скорости будут иметь неодинаковую размерность. Часто в качестве меры активности катализатора используют
степень превращения безразмерная величина, где с0 и с кон
центрация реагирующего вещества на входе в реактор с катализатором и на выходе из него. Естественно, что значение а зависит как от объемной скорости потока газа, так и от начальной концентрации вещества. В последнее время, наряду с классическими определениями активности катализаторов, получило распространение понятие коэффициента разложения озона у, показывающего долю активных приводящих к разложению столкновений молекул озона с поверхностью катализатора, от общего числа столкновений. Существует несколько способов определения у. Калориметрический метод. Уинстона, то при помещении терморезистора в поток, содержащий озон, в диагонали моста возникает ток, пропорциональный концентрации озона. Рисунок 1. Схема для калориметрического определения у. Здесь и оток через резистор, помещенный в озонсодержащий поток газа и в поток без озона, соответственно. С другой стороны, поток тепла д на единицу поверхности за счет разложения озона с учетом его диффузии 1
ДН энтальпия процесса разложения озона на поверхности, Iтепловая скорость, диффузионное число Рейнольдса, а радиус сферы, и линейная скорость потока, й коэффициент диффузии, С концентрация озона на расстоянии, значительно превышающем радиус сферы. Интегрируя по всей сфере, получим количество тепла в единицу времени 2
где 8 общая поверхность сферы. Вычисляя по выражению 1. Определение у по измерению концентрации озона на входе и выходе реактора. Для того, чтобы получить аналитическое выражение для у, рассмотрим сосуд с активными стенками объемом V и поверхностью 8. Число молекул, разлагающихся на стенках, равно их числу, уходящему из объема. Где к константа скорости реакции разложения озона. С 1п 2 1п 2 1. Где С0 и Свходная и выходная концентрация озона, время контакта газа с катализатором, IV объемная скорость потока. Объединяя выражения 1. Методы анализа озона. Известно много методов анализа озона. Условно их можно разделить на три группы химические, физические и физикохимические. Первые два, как правило, абсолютные физикохимические обычно требуют калибровки, то есть относительные. Химические методы анализа озона. Иодометрический метод. Методы определения озона, основанные на взаимодействии с органическими веществами. Дальше проводят количественный анализ полученного альдегида. Однако, большинство из применяемых для определения озона органических веществ окисляются неселективно, что вносит значительные ошибки в конечные результаты определения. Согласно 4, этого можно избежать, если в качестве органического реагента использовать 0. Римидазолпропионовая кислота в 0. М фосфатном буфере с последующим измерением оптической плотности раствора.