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影响催化剂活性原因

影响催化剂活性原因
影响催化剂活性原因

影响催化剂活性因素

影响催化剂活性原因

一、以下原因可使催化剂活性下降:

1、非可逆:(1)半融

(2)化学成份变化

(3)化合物有生成

(4)破碎或剥落

(5)附着了反应产物及其它物质

2、可逆: (1)暂时地生成化合物

(2)吸咐

3.中毒:

(1)毒化作用分阶段进行,催化剂的中毒程度逐渐增加,继而失去大部份活性,以至最终完全失去催化作用,此种现象称为阶段性中毒或累积中毒。

(2)由于有过量的催化剂毒物,对A反应虽然失去活性,但对B反应仍能很好地保持其活性,此种现象称为选择性中毒。

(3)使Ni催化剂发生中毒的含卤化合物有:

CHCl3 C4H4Cl(OH) CH2=CHCH2Br C2H5I

C6H5Cl C2H5Br NaI KI 等。

(4)使催化剂中毒的有机胺强度顺序:

2-甲基喹啉>喹啉>吡咯>哌啶>葵胺>苯胺

(5)水的毒化作用:

苯核在加压下,在Ni催化剂上进行液相加氢时,如果有水存在,反应会减慢。如果用铂属催化剂,则反应加速。

二.催化剂颗粒的作用:

催化剂颗粒的外形尺寸,对液相反应有很大的影响,颗粒尺寸小,愈容易促进反应。将催化剂磨细就可提高1.5~2.0倍以上的活性。

三.使3gNi催化剂的加氢能力(对苯的)减半时所需的毒物量:噻吩 0.6 mg 氯苯 3.0mg 水100mg 溴乙烷 1.0mg 溴苯 15.0mg 四.不同含量钯炭对硝基苯(在乙酸中)的加氢作用:

1%(500+5)相对速度 7.6 3%(166+5)相对速度 3.5

5%(100+5)相对速度 1.8 10%(50+5)相对速度 1.2

0.5%以下,效率会迅速下降,实际上可用1%以上钯炭。

五.对催化反应有利物质:

a. 吡啶和硝基苯在Ni催化加氢时,如添加少量乙酸,对反应有促进作用。

b.轻金属(如Be)和碱土金属化合物,不仅对催化剂没有毒化作用,有时还能提高选择性和活性。

六.非贵金属催化剂用量比贵金属催化剂用量大的道理:

非贵金属催化剂有很强的吸咐作用,由于它的结合力强,可以吸咐的气体不能很快的脱附,因而单位时间内的反应量小,为了加快反应速度,必须用大量的催化剂。

实际上铂属催化剂只需2~5%,而Ni等催化剂必须用30~50%就是这道理。

催化剂基础知识

工艺基础知识 1.什么是催化剂?催化作用的特征是什么? 答:在化学反应中能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质叫催化剂。加快反应速度的称正催化剂;减慢的称负催化剂。通常所说的催化剂是指正催化剂。 催化作用改变了化学反应的途径。在反应终了,相对于始态,催化剂虽然不发生变化,但却参与了反应,例如形成了活化吸附态,中间产物等,因而使反应所需的活化能降低。 催化作用不能改变化学平衡状态,但却能缩短了达到平衡的时间,在可逆反应中能以同样的倍率提高正逆反应的速度。催化剂只能加速在热力学上可能发生的反应,而不能加速热力学上不可能发生的反应。 催化作用的选择性。催化剂可使相同的反应物朝不同的方向反应生成不同的产物,但一种催化剂在一定条件下只能加速一种反应。例如一氧化碳和氢气分别使用铜和镍两种催化剂,在相应的条件下分别生成甲醇和甲烷+水。 一种新的催化过程,新的催化剂的出现,往往从根本上改变了某种化学加工过程的状况,有力推动工业生产过程的发展,创造出大量财富,在现代的无机化工、有机化工、石油化工和新兴的海洋石油化工工业中这样的例子不胜枚举。在与人类的生存息息相关的诸多方面如资源的充分利用,提高化学加工过程的效率,合成具有特定性能的

产品,有效地利用能源,减少和治理环境污染以及在生命科学方面,催化作用具有越来越重大的作用。 2.什么是活化能? 答:催化过程之所以能加快反应速度,一般来说,是由于催化剂降低了活化能。为什么催化剂能降低活化能呢?关键是反应物分子与催化剂表面原子之间产生了化学吸附,形成了吸附化学键,组成表面络合物,它与原反应物分子相比,由于吸附键的强烈影响,某个键或某几个键被减弱,而使反应活化能降低很多。催化反映中的活化能实质是实现上述化学吸附需要吸收的能量。从一般意义上来说,反应物分子有了较高的能量,才能处于活化状态发生化学反应。这个能量一般远较分子的平均能量为高,两者之间的差值就是活化能。在一定温度下,活化能愈大,反应愈慢,活化能愈小,反应愈快。对于特定的反应物的催化剂而言,反应物分子必须跨过相应的能垒才能实现化学吸附,进而发生化学反应。简言之,在化学反应中使普通分子变成活化分子所须提供的最小能量就是活化能。其单位通常用千卡/克分子或千焦/摩尔表示。 3.什么是催化剂活性?活性表示方法有那些? 答:衡量一个催化剂的催化效能采用催化活性来表示。催化活性是催化剂对反应速度的影响程度,是判断催化剂效能高低的标准。 对于固体催化剂的催化活性,多采用以下几种表示方法: ⑴.催化剂的比活性。催化剂比活性常用表面比活性或体积比活性,即所测定的反应速度常数与催化剂表面积活催化剂体积之比表

催化剂评定指标

催化裂化催化剂的主要理化指标及其意义 一、化学指标 催化剂的化学组成表示催化剂中的主要成分及杂质的含量,通常包括: Al2O3、Na2O、Fe2O3、、灼烧减量五个主要指标,有时还包括Re2O3。 1、Al2O3含量:催化剂中Al2O3含量表示催化剂中Al2O3的总含量,是催化剂的主要化学成分。 2、Na2O含量:Na2O含量表示催化剂中含有的Na2O杂质含量。在催化裂化过程中,特别是在掺炼钒含量较高的渣油情况下, 3、Fe2O3含量:Fe2O3含量表示催化剂中含有的Fe2O3杂质含量。Fe2O3在高温下会分解并沉积在催化剂上,积累到一定程度就会引起催化剂中毒,其结果一是使催化剂活性降低。 4、SO42-含量:SO42-含量表示催化剂中含有的SO42-杂质含量。SO42-可与具有捕钒作用的金属氧化物(如氧化铝等)反应生成稳定的硫酸盐,从而使其失去捕钒能力。所以,在掺炼渣油的情况下,SO42-的危害性较大。 5、灼烧减量:灼烧减量是指催化剂中所含水份、铵盐及炭粒等挥发组份的含量。生产中控制其减量≤13%。 6、Re2O3含量:Re2O3含量是表示催化剂性能的指标之一。稀土通常来自催化剂中的分子筛,有时在催化剂制造工艺中也引入稀土离子达到改善性能的目的。通常Re2O3含量越高,催化剂活性越高,但焦炭产率也偏高。 对于平衡催化剂,有时还需知道其中的金属含量,如Ni、V、Na等,以便了解催化剂的污染程度。 二、物理性质 物理性质表示催化剂的外形、结构、密度、粒度等性能。通常包括:比表面积、孔体积、表观松密度、磨损指数、筛分组成五个主要项目。下面分别加以简述: 1、比表面积 催化剂的比表面积是内表面积和外表面积的总和。内表面积是指催化剂微孔内部的表面积,外表面积是指催化剂微孔外部的表面积,通常内表面积远远大于外表面积。单位重量的催化剂具有的表面积叫比表面积。

催化剂评价微反装置

催化剂评价微反装置 原理 固定床反应器又称填充床反应器,装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状,粒径2~15mm左右,堆积成一定高度(或厚度)的床层。床层静止不动,流体通过床层进行反应。它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。固定床反应器主要用于实现气固相催化反应,如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。用于气固相或液固相非催化反应时,床层则填装固体反应物。涓流床反应器可归属于固定床反应器,气、液相并流向下通过床层,呈气液固相接触。 固定床微反实验装置是采用可编程控制器和计算机控制的自动化微型实验装置。装置自动化操作,各操作点的温度、流量、压力信号及探测器信号由系统自动采集,并通过计算机实时显示反应过程中的各参数变化。通过计算机系统设定温度和流量值,用户可对装置实现自动化操作。根据不同的要求装置的反应压力可采用背压阀手动控制或自动控制的方式进行调解。 固定床反应器的优点是:①返混小,流体同催化剂可进行有效接触,当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。②催化剂机械损耗小。③结构简单另有油换热或熔盐换热反应器、计算机联机的数据采集和温度控制软件、在线取样六通阀、多种类型液体加料泵和气相色谱仪,供用户订货时另外选择配置。此外,还可根据用户要求进行设计、加工。 简介 该装置是一个自动化系统,用于高温高压或者高温常压下进行的催化剂的评价。装置配备的高压/常压供气系统、高压/常压供液系统的管线路数可以按照不同要求来配置。将一定量的催化剂放置于反应器中,在特定的工艺条件下,对催化剂性能进行长时间连续的测试。 装置的核心工艺组件如反应器、冷凝器以及高低压分离器根据不同的工艺要求,采用特别的内表面处理工艺和结构设计,满足不同催化剂和工艺的实验要求;装置的仪表如减压阀、背压阀、流量计以及管阀件均选用进口元件,最大限度的保证使用的稳定性、可靠性和安全性。 固定床微反实验装置系统采用模块化的设计结构,不仅日常操作和维护简单,也保证了装置未来的升级简单容易。该装置对实验环境无特殊要求,通常的室内实验室环境即可满足要求。 技术参数高压微反装置常压微反装置备注 反应器数量 1-6个 1-6个可应用户要求设计 反应催化剂装量 1-20ml 1-20ml 可应用户要求设计 系统最高设计压力 10- 34.5MPa 常压可应用户要求设计 反应器最高设计温度 1000摄氏度 1000摄氏度可应用户要求设计 管路保温最高温度 150摄氏度 150摄氏度可应用户要求设计 反应器温度控制方式等温、多段式升温等温、多段式升温 反应器材质不锈钢不锈钢 气体接口 2-10路 2-10路模块式扩展 液体接口 1-2路 1-2路 气体流量控制 MFC,0.05-1L/min MFC,0.05-1L/min 液体流量控制微量泵微量泵、或气体发生器 反应器尺寸 20*600 mm 10*600 mm 可非标定制 外形尺寸 1300*1700*4500mm 1300*1700*800mm 可非标定制 装置反应器 装置采用框架式结构,模块化设计,分为气体减压、进料、反应、产品收集和放空等区域。所有工艺管线将安装在框架内,入口和放空管线在框架边设计有统一接口;所有的电气线路安排到专用的管线里并

表面活性剂

表面活性剂及其洗涤原理 表面活性剂是这样一种物质,加入少量就能显著改变界面状态。习惯上减低溶剂的表面张力或界面张力,称之为表面活性剂。可产生润湿,乳化,增溶,发泡,洗涤等一系列作用。 所有的表面活性剂在结构上具有相同点,分子中有基本结构——有一个对溶剂(主要是水)不亲和的基团,称为疏水基团,另一个是对溶剂亲和的基团,称为亲水基团。因而表面活性剂是一种两亲分子,这样的结构使之一部分溶于水,另一部分易从水中逃离而具有双重性质。 一、洗涤的基本过程: 在表面活性剂溶液中,自固体表面去除污垢的洗涤过程涉及到润湿、分散、起泡、增溶及乳化等各种作用。最早作为洗涤剂的肥皂,是由动植物油脂和苛性碱皂化而成的。由于它在酸性溶液中生成不溶性的脂肪酸,所以在硬水中与Ca:+、M92+等离子生成不溶的脂肪酸盐,这一方面影响了它的使用效果,另一方面,不溶物也会污染被洗涤的表面。自合成洗涤剂出现之后,因为它具有良好的去污能力,并且对污垢具有分散及悬浮作用,使之不能再次沉积于被洗涤物的固体表面,故它在很大程度上代替了肥皂的使用。 去除污垢的洗涤作用涉及到固体表面、洗涤剂、溶剂和污垢表面的性质杂。 但从宏观上看,我们可以把洗涤作用视为固体表面、污垢,、洗涤剂、介质相互作用的结果。因此,可用下面的关系式表示洗涤过程。 基物·污垢+洗涤剂—一基物·洗涤剂+污垢·洗涤剂通常洗涤过程分成两个阶段,首先在洗涤溶液作用下,污物自被洗物上除去;其次将脱离被洗物的污垢稳定在介质中,防止再沉积到已清洗的被洗物上。对于第一个阶段起直接作用的主要是表面活性剂和络合物,无机电解质等对表面活性剂性能发挥起辅助作用。第二个阶段中起主要作用的除表面活性剂外,尚有抗再沉积的添加剂。在洗涤溶液作用下,污垢与基物之间的附着力被减弱或消除,使污垢与基物分离并进入介质。这样洗涤过程中表面活性剂在各个界面上的吸附就成为去除污垢的重要条件。将污垢在洗涤液中稳定悬浮,不再沉积到已清洗的基物上。也是基于表面活性剂和其他助剂在污垢表面的吸附并形成一层保护膜,这也是界面吸附问题。 二、污垢的去除 1.液体污垢的去除 洗涤作用的第一步是洗涤液润湿表面,否则洗涤液的洗涤作用不易发挥。水在一般天然纤维上的润湿性较好(如棉、毛纤维),但在人造纤维(如聚丙烯、聚酯及聚丙烯腈等)上的润湿性则较差。 洗涤作用的第二步就是油污的去除,即润湿了表面的洗涤液如何把油污顶替下来。液体污垢的去除是通过卷缩机理而实现的,即洗涤液优先润湿固体表面,而使液体油污卷缩起来。油污原来是以一铺开的油膜粘在固体表面上,后来在洗涤液优先润湿的作用下,逐渐卷缩成为油珠,最后被冲洗而离开固体表面。 两种液体在固体表面上(在空气中)的粘附张力是油污被洗涤液从固体表面卷走这一过程的重要参数,而不是简单的两种液体在固体上的粘附功。若洗涤液对固体的粘附张力超过油对固体的粘附张力之量,大于(至少是等于)水溶液与油的界面张力,则油污将被彻底洗去。被液流的力冲走。

催化剂活性的测定实验思考题

催化剂活性的测定实验思考题 1.为什么氮气的流速要始终控制不变? 答:(1)当氮气的流速为0.1L/min左右时,催化剂的活性较高;(2)V(CO+H2)是通过测有无催化剂时气体的流量差来测定的,因此氮气的流速应始终保持不变。 2.冰盐冷却器的作用是什么?是否盐加得越多越好? 答:(1)冰盐冷却器的作用是将未反应的甲醇蒸气冷凝从而将其截留在捕集器内,使之不影响V(CO+H2)的测量。(2)盐并非加得越多越好。如果盐加的过多,会使冷却器内温度过低,从而使经过的N2、CO及H2温度太低,从而低于湿式流量计上温度计测得的温度,在用理想气体状态方程是会存在一定误差。 3.试评论本实验评价催化剂的方法有什么优缺点。 答:优点: (1)原理巧妙,运用理想气体状态方程及道尔顿分压定律,仅通过测量有无催化剂气体流量的变化便可间接求得甲醇的进入量及反应量;(2)操作简单,只涉及一些基础的操作,如钢瓶、毛细管流量计及湿式流量计的使用等;(3)可以比较不同温度下催化剂的活性;ZnO 可重复利用。 缺点: (1)实验设备较复杂;(2)反应温度较高,存在一定危险性;(3)350℃与420℃催化剂活性差别不大,比较效果不明显;(3)将体系压强近似为大气压,存在一定误差。 4. 毛细管流速计与湿式流量计两者有何异同。 答:相同点:都能通过测量以表征待测气体的流速。 不同点:(1)毛细管流速计与待测气体“并联”,它根据气体在U型管进出口的压力不同而设计,通过U型管两端液面差来显示气体流速大小;湿式流量计待测气体“串联,它是通过直接测量一定时间内通过流量计的气体体积来表征气体流速大小,通过表盘上指针表征转速大小;(2)毛细管流速计只能表示气体瞬时流速大小,而湿式流量计可以准确测量气体在一段时间内的总流量。

催化原理_基本概念和常用术语

基本概念和常用术语 1.活性:指物质的催化作用的能力,是催化剂的重要性质之一。 选择性:指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率(催化剂的重要性质之一,指在能发生多种反应的反应系统中,同一催化剂促进不同反应的程度的比较。) 比活性:比活性(单位表面反应速率),取决于催化剂的组成与结构 分散度:指催化剂表面上暴露出的活性组分的原子数占该组分在催化剂中原子总数的比例,即D=ns(A)/nt(A)。 TOF:单位时间内每摩尔催化剂(或者活性中心)上转化的反应底物的量。 2.空速:指单位时间内通过单位质量(或体积)催化剂的反应物的质量(或体积)WHSV:每小时进料的重量(液体或气体))/催化剂的装填重量 空时收率:以“空时”作为时间的基准来计量所获得产物的收率。对于大多数反应器,物料在反应器中的停留时间或反应时间是很难确定的。在工程上经常采用空间速率的倒数来表示反应时间,称为“空时”。空时收率大,表示过程和反应器有较高的效率。 3.化学吸附:过电子转移或电子对共用形成化学键或生成表面配位化合物等方式产生的吸附。 表面覆盖率:指单层吸附时,单位面积表面已吸附分子数与单位面积表面按二维密堆积所覆盖的最大吸附分子数之比。 朗格缪尔(Langmuir)吸附: 1916年,朗格缪尔从动力学的观点出发,提出了固体对气体的吸附理论,称为单分子层吸附理论,该理论的基本假设如下: (1)固体表面对气体的吸附是单分子层的; (2)固体表面是均匀的,表面上所有部位的吸附能力相同; (3)被吸附的气体分子间无相互作用力,吸附或脱附的难易与邻近有无吸附分子无关; (4)吸附平衡是动态平衡,达到吸附平衡时,吸附和脱附过程速率相同。 定位吸附:被吸附物从一个吸附中心向另一吸附中心转移需克服能垒。当吸附物不具有此能垒能量时不能向另一吸附中心转移,即为定位吸附。 非定位吸附:若固体表面上不同区域能量波动很小,没有吸附中心,被吸附物在表面上的转移不需克服能垒,即为非定位吸附。 积分吸附热:指达到吸附平衡时,被气体吸附质覆盖的那部分吸附剂表面所产生的平均吸附热。它表示在吸附过程中,较长期间内热量变化的平均值。积分吸附热随吸附质浓度的大小而变化,一般用于区分物理吸附和化学吸附的吸附热。 4.速率控制步骤:速率控制步骤,是一个化学词汇,用以表达在化学反应中,反

催化剂的指标及其意义

催化剂的各项指标及其意义 一、化学指标 催化剂的化学组成表示催化剂中的主要成分及杂质的含量,通常包括: Al2O3、Na2O、Fe2O3、、灼烧减量五个主要指标,有时还包括Re2O3。 1、Al2O3含量:催化剂中Al2O3含量表示催化剂中Al2O3的总含量,是催化剂的主要化学成分。 2、Na2O含量:Na2O含量表示催化剂中含有的Na2O杂质含量。在催化裂化过程中,特别是在掺炼钒含量较高的渣油情况下, 3、Fe2O3含量:Fe2O3含量表示催化剂中含有的Fe2O3杂质含量。Fe2O3在高温下会分解并沉积在催化剂上,积累到一定程度就会引起催化剂中毒,其结果一是使催化剂活性降低。 4、SO42-含量:SO42-含量表示催化剂中含有的SO42-杂质含量。SO42-可与具有捕钒作用的金属氧化物(如氧化铝等)反应生成稳定的硫酸盐,从而使其失去捕钒能力。所以,在掺炼渣油的情况下,SO42-的危害性较大。 5、灼烧减量:灼烧减量是指催化剂中所含水份、铵盐及炭粒等挥发组份的含量。生产中控制其减量≤13%。 6、Re2O3含量:Re2O3含量是表示催化剂性能的指标之一。稀土通常来自催化剂中的分子筛,有时在催化剂制造工艺中也引入稀土离子达到改善性能的目的。通常Re2O3含量越高,催化剂活性越高,但焦炭产率也偏高。 对于平衡催化剂,有时还需知道其中的金属含量,如Ni、V、Na等,以便了解催化剂的污染程度。 二、物理性质

物理性质表示催化剂的外形、结构、密度、粒度等性能。通常包括:比表面积、孔体积、表观松密度、磨损指数、筛分组成五个主要项目。下面分别加以简述: 1、比表面积 催化剂的比表面积是内表面积和外表面积的总和。内表面积是指催化剂微孔内部的表面积,外表面积是指催化剂微孔外部的表面积,通常内表面积远远大于外表面积。单位重量的催化剂具有的表面积叫比表面积。 比表面积是衡量催化剂性能好坏的一个重要指标。不同的产品,因载体和制备工艺不同,比表面积与活性没有直接的对应关系。 测定比表面积采用的方法是氮吸附容量法。 2、孔体积 孔体积是描述催化剂孔结构的一个物理量。孔结构不仅影响催化剂的活性、选择性,而且还能影响催化剂的机械强度、寿命及耐热性能等。 孔体积是多孔性催化剂颗粒内微孔的体积总和,单位是毫升/克。孔体积的大小主要与催化剂中的载体密切相关。对同一类催化剂而言,在使用过程中孔体积会减小,而孔直径会变大。 孔体积测量采用的方法是水滴法。 3、磨损指数 一个优良的催化裂化催化剂,除了要具有活性高、选择性好等特点以外,还要具有一定的耐磨损机械强度。机械强度不好的催化剂,不但操作过程中跑损多、增大催化剂用量、污染环境,严重时会破坏催化剂在稀、密相的合理分布,甚至使生产装置无法运转。

TPD可以分析催化剂表面活性位的数量

TPD可以分析催化剂表面活性位的数量、种类和强度等。TPR主要考察催化剂中的可还原性物质的种数及还原温度。 程序升温还原技术简称TPR(Temperature Programmed Reduction)是一种在等速升温的条件 下进行的还原过程。在升温过程中如果试样发生还 原,气相中的氢气浓度随温度变化而发生浓度变化, 把这种变化过程记录下来就得氢气浓度随温度变化 的TPR图。它是在TPD技术上发展起来的一种催 化研究方法,主要用来研究金属催化剂的性能,八十 年代以来开始应用于氧化物催化剂的研究[1]。虽然 目前对催化剂的表征方法很多,如X射线粉末衍 射,电镜,光电子能谱以及红外光谱等,但这些技术 都不能给出催化剂在实际工作状态下的性质。TPR 由于其高灵敏性(不依赖催化剂的特殊性质,只要处 于可还原状态即可)而在生产科研中普遍使用[2]。 老驰09:24:39 。TPR谱图 上的还原峰温及峰高(或峰面积)确实能反映出催化 剂表面氧的活性和数目。因而TPR技术对研究催化 剂表面性质能提供非常有用的信息 老驰09:25:09 ,TPR技术是 探测催化剂中金属氧化物的状态及还原能力的一种 有效手段,对TPR谱图的分析可以获得许多重要的 有关催化剂表面性质的信息。与其它表征方法如加 光电子能谱、俄歇电子能谱、低能电子衍射、离子散 射、顺磁共振法等相结合对催化剂表面性质的研究 将更深入、更确切。 老驰09:33:45 你参考文献 《延安大学学报:自然科学版》2006年25卷3期 <> 催化剂的活性稳定性 催化反应中催化剂的活性稳定性变化很大,有的可以几年,有的初活性很高,但活性稳定性只有几秒钟,失活很快;催化剂的活性稳定性长短决定了反应器的类型,稳定性只有几秒钟的催化剂只能采用流化床,频繁再生;当然催化剂活性稳定性差影响工业化,因此了解催化剂活性稳定性变化原因和提高催化剂的活性稳定性是催化剂工业化必须面对的问题. 导致催化剂活性稳定性差的原因很多,主要有: 1 毒物的吸附

表面活性剂习题与答案

第一章概述 1.表面活性剂的定义 在加入量很少时即能明显降低溶剂的表面张力,改变物系的界面状态,能够产生润湿、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用,从而达到实际应用的要求的一类物质。 2.表面活性剂的分类(按离子类型和亲水基的结构) 离子类型:a.非离子型表面活性剂 b.离子型表面活性剂(阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性 表面活性剂) 亲水基:羧酸盐型、磺酸酯盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐、鎓盐型、多羧基型、聚氧乙烯型 第二章表面活性剂的作用原理 表面活性、表面活性物质、表面活性剂? 因溶质在表面发生吸附(正吸附)而使溶液表面张力降低的性质被称为表面活性,这类物质被称为表面活性物质。 表面活性剂:是一类表面活性物质,其在浓度极低时能明显降低溶液表面 张力的物质。 表面活性如何表征? 假如ψ。是水或溶剂的表面张力,ψ为加入表面活性剂后溶液的表面张力,则表面(界面)张力降低值π可表现为π5ψ。2ψ,在稀水溶液中可以用表面张力降低值与溶液浓度的比值π/c来衡量溶质的表面活性。当物质的浓度c很小时,ψ-c略成直线,每增加一个–CH2,π/c增加为原来的3倍。 表面活性剂的两大性质是什么?如何解释? 两大性质:降低表面张力和胶束的形成 降低表面张力:是由亲水、亲油基团相互作用、共同决定的性质,表面活性剂分子吸附于液体表面,用表面自由能低的分子覆盖了表面自由能高的溶剂分子,因此溶液的表面张力降低 胶束的形成:达到吸附饱和,表面活性剂的浓度再增加,其分子会在溶液内部采取另一种排列方式,即形成胶束。 什么是临界胶束浓度及其测定方法? 开始形成胶束的最低浓度被称为临界胶束浓度(critical micelle concentration,简写为cmc)。 测量依据:表面张力、电导率等性质随着表面活性剂浓度的变化,上述性质发生突变的浓度。

催化剂活性测试

一.实验操作 1.调节恒温槽40℃,杜瓦瓶中放入冰盐水 2.开启钢瓶,调节流量为100ml/min,开启温控仪使炉温升至350℃,每5min记录一次流量,连续记录30min。 3.换上放有催化剂的管,待炉温恒定后每5min记录一次流量,连续30min。 4.升温至420℃,重复操作3。 二.数据记录(单位:时间min,流量L,流速mL/min) 空管催化剂350℃催化剂420℃ 时刻流量流速时刻流量流速时刻流量流速31:30 3.20 0:00 1.50 0:00 4.30 36:30 3.74 108 5:00 2.16 132 5:00 0.05 146 41:30 4.28 108 10:00 2.82 132 10:00 0.87 164 46:30 4.72 108 15:00 3.53 142 15:00 1.61 146 51:30 0.32 120 20:00 4.22 138 20:00 2.37 152 56:30 0.84 105 25:00 4.92 140 25:00 3.12 150 61:30 1.36 106 30:00 0.62 140 30:00 3.87 150 35:00 1.31 138 35:00 4.63 152 三.数据处理 1.(1)空管 Slope=105mL/min V N2=3.15L (2)有催化剂,350℃

Slope=139.5mL/min V H2+CO =30*139.5-V N2=1.03L (3)有催化剂,420℃ Slope=150.5mL/min V H2+CO =30*150.5-V N2=1.365L 2.p(CH 3OH)=35091Pa p(大气压)=101.55Kpa=p(CH 3OH)+p (N 2) p (N 2)=66459Pa mol RT V N N 0880.0p n 2 22N == CH3OH N2OH 3CH N2n n p p = n (CH 3OH )=0.0465mol m (CH 3OH )=1.488g

催化剂的活性评价流程与装置

催化剂的活性评价流程与装置 催化剂活性评价流程主要有配气装置、SCR反应器和尾气收集分析三部分组成,SCR反应器内径为7.5mm,壁厚2mm,置于管式电炉中,将镍铬热电偶插入催化剂床层中,用程序升温装置来控制反应温度。实验流程图如图2.1所示。 而SCR反应主要在固定床反应器中进行,实验采用的反应器是内径为7.Smm、壁厚为2mm的圆柱形不锈钢,并将不锈钢反应器置于管式电炉中,将镍铬正负加热电偶插入反应器内,利用程序升温装置控制反应需要的温度,反应装置如图2.2所示。

考察催化剂活性的实验步骤: (1)催化剂的装填:称取所需质量催化剂放入管式反应器中,催化剂两端塞入少量高温棉,用来固定催化剂床层,将装好的管式反应器置于加热炉膛内。 (2)管路密闭性检查:首先通入N2检查反应装置的气密性,打开N2钢瓶阀门,在质量流量计上设定流入装置的气体流量,并密封出口,当通入的气体使压力表读数达到O.1MPa时,停止通气,如果在10min内压力没有下降,表示反应装置的密封良好。 (3)配气:设定好每个质量流量计的给定值,进行配气(利用N2作为载气,模拟实验需要的烟气流量)。当气体混合均匀并达到稳定一段时间,使催化剂吸附NO达到饱和,这样可以避免NO的减少是催化剂的吸附造成的。 (4)加热反应:通过程序升温设定加热炉温度,进行升温。达到反应温度后,每一温度均稳定反应1h以上才开始分析。 (5)NO去除率分析:分别在进气口和出气口取样,用2L的铝箔采样袋集满气体后,用KM900手持式烟气分析仪测定进出口NO浓度,分析不同实验条件下催化剂对NO的催化还原的反应活性。 (6)NO转化率的计算。根据反应前后NO浓度值,计算各反应温度下的NO的转化率,定义为脱硝率,以此数据作为衡量催化剂活性的指标。 脱硝率=(入口NO浓度一出口NO浓度)/入口NO浓度

表面活性剂作用机理

表面活性剂作用机理 表面活性剂具有湿润、乳化、去污、分散等作用,主要是因为: 1、表面活性剂能降低接触界面的表面张力 纯液体的表面张力在恒温下是定值,而溶液的表面张力则随溶液的组成不同而不同。通过实验人们发现,各种物质的水溶液的表面张力与浓度的关系主要有以下三种情况: 1、稍有上升,无机盐(氯化钠、硫酸钠)及多羟基有机物(蔗糖、甘露醇) 2、逐渐降低,低分子极性有机物(醇、醛、酮、脂、醚等) 3、低浓度时,显著降低,后变化不大(含有8个碳以上的碳氢链的羧酸盐、磺酸盐等) 通常把2、3类物质称为表面活性物质,而把第1类物质称为非表面活性物质。而第3类称为表面活性剂,即加入少量即能大幅降低溶液的表面张力,而随着浓度继续增大表面张力降低不再明显的物质。 表面活性剂能够降低溶液的表面张力主要是由其结构的特殊性决定的。它具有两性基团:亲水性基团和亲脂性基团,它能显著降低接触界面的表面张力,增加污染物特别是憎水性有机污染物在水相的溶解性。 2、表面活性剂能形成胶束 当表面活性剂达到一定浓度时,其单体急剧 聚集,形成球状、棒状或层状的“胶束”,该浓 度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration,CMC),胶束是由水溶性基团包裹 憎水性基团核心构成的集合体,当胶束溶液达 到热力学稳定时可以形成微乳溶液。 根据“相似相容”原理,憎水性有机物有进 入与它极性相同胶束内部的趋势,因此将表面 活性剂达到或超过CMC时,污染物分配进入 胶束核心,大量胶束的形成,增加了污染物的溶解性,同时NAPLs从含水层介质上大量解析,溶解于表面活性剂胶束内,表面活性剂对NAPLs溶解性增加的程度可以由胶束——水分配系数和摩尔增溶比(MSR)来表示。

表面活性剂

表面活性剂的定义:表面活性剂是指某些有机化合物,它们不仅溶于水或其他有机溶剂,同时又能在相界面上定向并改变界面的性质。 表面活性剂一般是低分子量分散剂。表面活性剂分子具有改性作用,特别是降低颜料和树脂溶液间的界面张力。 表面活性剂的原理表面活性剂的应用取决于它们在界面上以及溶液中的各种性质。 表面和界面现象两相接触的部分为面接触,三相接触的部分是一条线,四相或四相以上的多相接触则是点接触。 占主导地位的是液相与其他面之间的接触例如:液--气液--液--气液--液--固--气液--固--固 表面活性剂的特点;双亲媒性结构化学结构上看同时具有亲油性的碳氢键的亲水性的官能团。 溶解度至少溶于液相的某一相。 界面吸附平衡时,表面活性剂溶质在界面上的浓度大于溶液内部的浓度。 界面定向排列界面上的分子能定性排成单分子膜覆盖于界面上(在界面上排成电子层)形成胶束当浓度达到一定时,分子会聚集而形成胶束。这种浓度的极限值称为临界胶束浓度(简称CMC) 表面活性剂的分类 按分子机构带电的特征首先分为阴离子型阳离子型非离子型和两性表面活性剂。 阴离子型亲水基带负电。这类最重要的是直链烷基苯磺酸。 阳离子型在水中能解离出带正电的亲水性原子团。 非离子型在水中无带电的集团。 两性表面活性剂在水中同时具有可溶于水的正电荷负电性基团 表面活性剂的缺点 根据其化学结构(如:低的分子量)和静电稳定理论,表面活性剂有以下缺陷: ·水敏感性:表面活性剂通常使最终涂层产生水敏感性,不适于室外应用。 ·易产生泡沫:许多表面改性剂会产生泡沫,在涂层上产生缺陷(如鱼眼、凹坑)。如果泡沫在研磨进程出现,则导致生产能力的下降。 ·干扰涂层间的粘接。 经过多年发展,特殊的表面活性剂得到改进,使涂层缺陷最大程度地降低,并且某些还能使涂层具有一些别的优点,如消泡/抗腐蚀能力或使基材难以润湿 来源 阴离子表面活性剂 1、肥皂类 系高级脂肪酸的盐,通式: (RCOOˉ)n M。脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链,常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。根据M代表的物质不同,又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏,碱金属皂还可被钙、镁盐破坏,电解质亦可使之盐析。 碱金属皂:O/W 碱土金属皂:W/O 有机胺皂:三乙醇胺皂

第二章催化剂制备、性能评价及使用技术

第二章催化剂的制备、性能评价及使用技术 1.多相催化剂常用哪些方法来制备?为什么制备固体催化剂都需要经过热处理,其目的是什么? 多相催化剂常用的制备方法有:(1)天然资源的加工,结构不同,含量不同的硅铝酸盐采用不同的方法和条件加工后能适用于某一特定的催化反应;(2)浸渍法,将载体置于含活性组分的溶液中浸泡,达到平衡后将剩余液体除去,再经干燥、煅烧、活化等步骤即得催化剂。此法要求浸渍溶液中所含活性组分溶解度大、结构稳定、受热后分解为稳定的化合物;(3)滚涂法和喷涂法,滚涂法是将活性组分先放在一个可摇动的容器中,再将载体布于其上,经过一段时间的滚动,活性组分逐渐粘附其上,为了提高滚涂效果,有时也添加一定的粘合剂。喷涂法与滚涂法类似,但活性组分不同载体混在一起,而是用喷枪附于载体上;(4)沉淀法,在含金属盐类的水溶液中,加进沉淀剂,以便生成水合氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶。将生成的沉淀物分离、洗涤、干燥后,即得催化剂;(5)共混合法:将活性组分与载体机械混合后,碾压至一定程度,再经挤条成型,最后缎烧活化;(6)沥滤法(骨架催化剂的制备方法),将活性组分金属和非活性金属在高温下做成合金,经过粉碎,再用苛性钠来溶解非活性金属即得;(7)离子交换法: 是在载体上金属离子交换而负载的方法, 合成沸石分子筛一般也是先做成Na型,需经离子交换后方显活性;(8) 均相络合催化别的固载化: 将均相催化剂的活性组分移植于载体上, 活性组分多为过渡金属配合物,载体包括无机载体和有机高分子载体。优点是活性组分的分散性好,而且可根据需要改变金属离子的配体。制备各固体催化剂,无论是浸渍法,沉淀法还是共混合法,有的钝态催化剂经过缎烧就可以转变为活泼态,有的还需要进一步活化。 所以,催化剂在制备好以后,往往还要活化;除了干燥外,还都需要较高温度的热处理-煅烧的目的:1)通过热分解除掉易挥发的组分而保留一定的化学组成,使催化剂具有稳定的催化性能。2)借助固态反应使催化剂得到一定的晶型、晶粒大小、孔隙结构和比表面。3)提高催化剂的机械强度。 2.沉淀法制备催化剂的原理是什么?金属盐和沉淀剂的选择原则是什么? 沉淀法制备催化剂的原理是沉淀反应,金属盐一般首选硝酸盐来提供无机催化剂材料所需的阳离子;金、铂、钯等贵金属不溶于硝酸,但可溶于王水。 沉淀剂的选择原则是:(1)尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂;(2)沉淀便于过滤和洗涤;(3)沉淀剂自身的溶解度要足够大;(4)沉淀物的溶解度应很小;(5)沉淀剂必须无毒,不造成环境污染。

【催化剂分析大全】

催化剂分析大全 催化剂是SCR技术的核心。SCR装置的运行成本在很大程度上取决于催化剂的寿命,其使用寿命又取决于催化剂活性的衰减速度。催化剂的失活分为物理失活和化学失活。典型的SCR催化剂化学失活主要是碱金属(如Na、K、Ca等)和重金属(如As、Pt、Pb等)引起的催化剂中毒。碱金属吸附在催化剂的毛细孔表面,金属氧化物(如MgO、KaO等)中和催化剂表面的SO 3 生成硫化物而造成催化剂中毒。砷中毒是废气中的三氧化二砷与催化剂结合引起的。催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损和固体颗粒沉积堵塞而引起催化剂活性破坏。 SCR催化剂类型及其使用温度范围: SCR催化剂的选取是根据锅炉设计与燃用煤种、SCR反应塔的布置、SCR入口的烟气温度、烟气流速与NOx浓度分布以及设计脱硝效率、允许的氨逃逸量、允 许的SO 2/SO 3 转化率与催化剂使用寿命保证值等因素确定的。 氧化钛基催化剂的基体成分为活性TiO 2,同时添加增强活性的V 2 O 5 金属氧化 物,在需要进一步增加活性时通常还要添加WO 3 。此外,还需添加一些其他组分以 提高抗断裂和抗磨损性能。根据烟气中SO 2的含量,氧化钛基催化剂中V 2 O 5 组分的 含量通常为1%~5%,在燃用高硫煤时,为了控制SO 2向SO 3 的转化率, V 2 O 5 的含量通 常不超过2%。TiO 2具有较高的活性和抗SO 2 的氧化性。V 2 O 5 是重要的活性成分, 催 化剂的V 2O 5 含量较高时其活性也高, 因此脱硝效率较高, 但V 2 O 5 含量较高时SO 2 向 SO 3的转化率也较高。添加WO 3 则有助于抑制SO 2 的转化,可将SO 2 的转化率控制在1% 以下。 燃煤电厂锅炉SCR催化剂的主流结构形式有平板式和蜂窝式2种。平板式催化剂通常采用金属网架或钢板作为基体支撑材料,制作成波纹板或平板结构,以 氧化钛(TiO 2)为基体,加入氧化钒(V 2 O 5 )与氧化钨(WO 3 )活性组分,均匀分布在整个 催化剂表面,将几层波纹板或波纹板与平板相互交错布置在一起。蜂窝式催化剂则是将氧化钛粉(TiO 2 )与其他活性组分以及陶瓷原料以均相方式结合在整个催化剂结构中,按照一定配比混合、搓揉均匀后形成模压原料,采用模压工艺挤压成

催化剂基本概念

催化剂的评价与表征 1 催化剂的组成 ①主催化剂:起主要催化作用的根本性物质。主催化剂也是催化剂中产生活性的只要部分,一般说来只有催化剂的局部位置才产生活性,它称作活性中心或活性部位。 ②共催化剂:化学反应中,含有两种单独存在时都具有催化活性的物质,但各自的催化活性大小不同,并且由于两者的组合使用导致催化活性大大提高。其中,活性大的为主催化剂,活性小的为共催化剂。有时两种物质单独存在时各自的催化活性都很小,难分主次。但两者组合起来可制成活性很高的催化剂,此时则彼此互为共催化剂。 ③助催化剂:助催化剂本身催化活性极低或并无催化活性,但只要在催化剂中添加少量的助催化剂,与活性组分产生某种作用,就能提高主催化剂的活性、选择性以及改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能。 ④载体:载体是固体催化剂特有的组分,主要是作为沉积催化剂的骨架。 2 化学催化分类 ①均相催化:包括气相均相催化和液相均相催化。均相催化活性高、选择性好、但催化剂与产物分离困难。均相催化剂是以分子或离子水平独立起作用的,可分为包括Lewis酸、碱在内的酸碱催化剂,可溶性过渡金属化合物(盐类和配合物)催化剂以及少数非金属分子催化剂。 ②多相催化:分为气-液相催化,气-固相催化、液-液相催化、液-固相催化和气-液-固相催化。多相催化体系都存在一个或多个相界面,其催化反应是在相界面上进行的。多相催化的催化剂易与产物分离可实现大规模生产和连续生产,但一般在高温高压下进行,能耗高,活性和选择性较低。 3 催化剂评价指标 催化剂的基本功能有活性、选择性和稳定性。理想催化剂最好能同时具有以上三个功能,但是实际中很难找到如此兼顾的催化剂,催化剂功能的相对重要顺序为:选择性>稳定性>活性。 ①催化剂的选择性:催化剂参与反应过程,因而催化剂对反应具有较高的选择性。当反应具有多种选择性时,催化剂对各个方向的活化能影响也不尽相同,从而得

催化剂性能的评价、测试和表征2

催化剂性能的评价、测试和表征概述主要内容 ?活性评价和动力学研究 ?催化剂的宏观物理性质测定 ?催化剂微观性质的测定和表征 工业催化剂性能评价的目的 ①为应用提供依据 ②为开发制备提供判别的标准 ③基础研究的需要 评价内容 ①使用性能 活性,选择性,寿命 ②.宏观性能:比表面积,孔结构,形状与尺寸 ③.微观性能:晶相组成,表面酸碱性 ?工业催化剂的性能要求及其物理化学性质 4

催化剂测试 ? 催化剂的物理性质的测定 ,包括宏观物理性质(孔容、孔径分布、比表面等)及微观物理 性质(催化剂的晶相、晶格缺陷、微观粒径尺寸等) 几个基本概念 评价(evaluation ),对催化剂的化学性质考察和定量描述; 测试(test ),对工业催化剂物理性质(宏观和微观)的测定; 表征(Characterization ),综合考察催化剂的物理、化学的性质和内在联系,特别是研究活性、 选择性、稳定性的本质原因。 第一节.活性评价和动力学研究 活性测定方法:流动法和静态法,流动法用得最多(一般流动法、流动循环法、催化色谱法) 本质上是对工业催化过程的模拟 流动循环法、催化色谱法多用于反应动力学和反应机理 活性测试的目的 a )由催化剂制造商或用户进行的常规质量控制检验 b )快速筛选大量催化剂,以便为特定的反应确定一个催化剂评价的优劣。 c )更详尽的比较几种催化剂 d )测定在特定催化剂上反应的详尽动力学,包括失活或再生动力学。 e )模拟工业反应条件下催化剂的连续长期运转 活性的表示方法 ? 转化率(X A ) 活性的表示方法 ? 选择性(S) 收率(Y) Y=X A ×S ? ? % 100?= 的起始摩尔数 反应物已转化的摩尔数 反应物A A X A % 100?=摩尔数 已转化的某一反应物的所得目的产物的摩尔数 S % 100?= 起始反应物的摩尔数 生成目的产物的摩尔数 Y

表面活性剂的相关知识

表面活性剂 表面活性剂是一种功能性精细化工产品。表面活性剂不仅有洗涤去污作用而且有润湿、分机乳化、增溶、起泡、柔软、抗静电、杀菌等多种性能,因此以表面活性剂为主要成分的清洗剂在民用清洗和工业清洗中都得到广泛应用。表面活性剂的有关概念 一、表面张力与表面活性剂 1.表面与表面张力 按物理化学定义,在体系内部物理性质与化学性质完全均匀的一部分称为相。相与相之恫的接触面称为界面。在固、液、气相之间都存在界面。由于两种气体之间可以任意互相扩散成均匀一相,因此不存在气—气界面,液体与液体以及液体与固体之间可以存在液-液和液-固界面,两种固体接触也可形成固—固界面,但通常习惯上将气体与固体以及气体与液体之间的界面称为表面。 物体相界向上的分子与相内郡分子受力情况是不同的。卧7-1是描述水分子受力情况的示意图。由图可以看出,在水相内部,水分子(a)受到周围水分子的吸引力是平衡的,而在水与空气界面上的水分子(b)受到空气的吸弓[力要比受到水时吸引力小得多。因此表面层的水分子处于受力不平衡的状态;受到一种指向相内部的拉力使表面收缩。把这种作用于相表面而指向相内部的表面紧缩力称为表面张力。 表面张力是物质的一种属性,不同的物质有不同的表面张力,常见的液体物质中水有较大的表面张力,而苯、四氯化碳、正辛烷、乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂表面张力较小, 见表5—1。图7—1 表面分子与内部,分子受力情况不同 2.表面活性剂定义 将不同性质的物质分别溶于水时,发现水的表面张力会发生变化,一种情况是水的表面张力随溶质浓度的增加而加大,如将氯化钠、氢氧化钾、硝酸钾等无机物以及蔗糖、甘露醇有机物溶于水时所见到的情况;另一种是水的表面张力随溶质的加入而逐渐减小,如把绝大多数醇、醛、脂肪酸等有机物溶于水时的情况;第三种情况是水的表面张力在稀溶液时随溶质浓度的增加而急剧下降,下降至一定程度后便缓慢下来或不再下降,如在水中加入肥皂,烷基苯磺酸盐的情况。把物质能使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性;第三类物质为非表面滑睦物质,而把具有表面活性的第三类物质称为表面活性剂,即表面活性剂为—类在溶液中浓度很低时就可以显著降低溶剂表面张力的物质。如肥皂在水中含量为10=3mol/L时就可将水的表面张力从73mN/m降低到32mN/m,它就是一种表面活性剂。 3.表面活性剂的双亲结构特点 这里介绍的是普通的碳氢表面活性剂,这种表面活性剂的分子结构是长链的疏水基团和亲水的离子基团或极性基团组成的,如常用的肥皂,它的主要成分是硬脂酸瑚硼(C17H35COONa),它的分子中一部分是碳氢基团组成的长链(C17H35—),与石油中含有的汽泔谰等矿物油成分相同,由于它与通常说的油(包括矿物油、动植物油)结构相似,因此当它与油接触时,容易相互吸引而溶解,所以把表面活性剂结构中的这部分称为亲油基,同时因这埔部分结构对水有排斥作用,所以又称为憎水基(疏水基),而肥皂结构中的羟酸钠部分叫(一COONa),在水中电离成羧酸根离子和钠离子是易与水结合而溶于水的,所以这部分被称为亲水基。 把表面活性剂分子是由亲油基和亲水基两部分吲结合在一起形成的这种结构称为双亲结构。图7—2是表面活性剂分子结构的示意图。有时也用~O表示其结构,~表示亲油基,O表示亲水基。 表面活性剂的疏水基主要是烃基包括长链的直链、支链、环状链烃基,也可能含有芳烃基,而亲水基分为离子型及非离子型两大类,其中离子型包括阴离子、阳离子和两性离子。通常根据1皋+水基类将表面活性剂分为阴离子、阳离子、两性离子和非离子表面活性剂四大类。 要发挥出表面活性剂的作用,仅仅在组成上含有亲油基和亲水基是不够的,必须在亲油性和亲水性之间保持一定的平衡。下面以脂肪酸钠的结构为例说明。 由图7—3可见,作为有表面活性剂作用的脂肪酸钠是贪碳数为12、14、16、18的几种。含碳数在12以下的如

铈锰复合氧化物催化剂的活性评价

实验十五 铈锰复合氧化物催化剂的活性评价 实验目的: 1.掌握用微型连续流动反应器评价固相催化剂活性的方法。 2.了解气相色谱分析方法[氢焰离子检测器(FID)]。 实验原理: 相当一些化学反应的自由能变化小于零,甚至远小于零。也就是说,这些反应在热力学上看,是有较大的反应潜力。但由于存在较高的反应活化能,使得这些反应实际上不能发生。如加入适当的催化剂,改变原来的反应历程,能按某一活化能较低的途径进行。本实验用甲苯氧化燃烧反应为例。反应化学方程式: C 6H 5CH 3 + 9O 2 → 7CO 2 + 4H 2O 在不太高的反应温度下,甲苯和空气混合后能稳定存在。当反应混合气经过铈锰复合氧化物催化剂床层时,改变了原来不能进行的直接反应机理。通过反应物向催化剂表面扩散,化学吸附活化,表面反应,然后产物脱附,扩散回气相等历程而完成。 1、评价催化剂性能的优劣主要有以下几个指标: (1)活性(Activity):催化剂使某一反应的反应速率增加的程度。 (2)选择性(Selectivity):目的产物所占消耗反应物的百分比。 (3)寿命(Lifetime):催化剂能使反应维持一定转化率和选择性所使用的时间。其中活性的好坏是根本。只有较好活性的催化剂才值得进一步研究考虑它的选择性,寿命以及制备成本等。 2、对催化剂活性的评价,一般有以下几种表示方法: (1)转换频率(Turnover frequency):单位时间内每个活性中心引发总包反应的次数。虽然该表示方法严格,但实验测定起来不容易。现只限于理论方面的应用。 (2)反应速率(Reaction rate):单位时间内的反应进度(ξ),R =d ξ/d t 。对具体反应,常用反应物的消耗速率或产物的生成速率来表示,R d A dt i i =[] α,αi 为A i 的化学方程式计量系数。 反应物为负,产物为正。对一个催化反应来说,一般情况下,其自身非催化反应是不进行或非常小。因此,催化反应的速率也就表示了催化剂使这一反应速率的增加量。由于可对比性的要求,应保证反应进行时的反应温度,压力和原料气组分等影响反应速率的因素相同。对催化剂用量不同的结果可用单位重量(或单位表面积,单位活性中心数等)进行对比(因文献报导中,各作者对催化剂的用量通常时不一致的)。工业上常用时空收率来表征催化剂的活性。即每小时每升催化剂上所得产物的量。它是反应一段时间的平均值。这种表示活性的方法不精确,但很实用。 (3)活化能(Activation energy):通常用总包反应的表观活化能表示。催化反应的活化能高,相应的催化反应活性低。反之,活性高。在相对粗略估算催化反应表观活化能(E a )时,可用以下近似方法。在反应转化率不太高时(一般小于30%),用转化率对数与反应温度关联,即ln ~x T 1 作图,得斜率K ,由此有活化能E a =-KR (R 为气体常数)。 (4)转化率(Conversion):反应物的转化量占引入反应器的反应物总量的百分比。具体过程是在相同的反应条件下(同样的催化剂装量,反应物料的进料速度等),测定不同反应温度下的转化率,作出转化率—温度关系曲线(一般呈“S ”状)。不同催化剂的活性比较为在相同反应温度下转化率的高低,高者活性高。或在相同转化率下所对应的反应温度高低,低者活性高。虽然这样表示催化剂的活性不太严格,但很方便直观。因而被广泛使用。本实验中的甲苯氧化燃烧反应的转化率为 x =([A]0-[A])/[A]0 其中[A]0为反应混合气进入反应器的甲苯浓度。[A]为出口的甲苯浓度。 在气相色谱分析中,[A]0,[A]分别对应于色谱峰的峰面积S 0和S 。在色谱操作条件不变的情况下,甲苯峰的半峰宽恒定,所以,[A]0和[A]又可分别对应于峰高h 0和h 。转化率又可表示为

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