Введение к работе
Актуальность проблемы.. Одной из наиболее важішх проблем современности является охрана окружающей среди. Загрязнение атмосферы - результат выбросов загрязняющих веществ из различных источников. Наиболее быстродействующими ядами, содержащимися в газовых выбросов, являются оксиды азота. Для снижения их содержания в выбрасываемых газах используют различные метода. Самым радикальним среди них и хорошо освоенным промышленностью является каталитическая очистка- В качестве катализаторов разложения и восстановления оксидов азота предлагаются благородные металлы и сложные оксидные системы. Использование благородных металлов ограничено их добычей и высокой стоимостью. Из оксидных катализаторов издавна привлекают внимание исследователей медьсодержащие оксидные системы. Такое внимание вызвано высокой скоростью превращений оксидов азота на этом классе соединений при низких температурах. Однако, несмотря на высокую скорость реакций, медьсодержащие оксиды до сих пор не нашли практического применения. Это связано с тем, что они неустойчивы, непрерывно изменяют свой фазовый состав под действием реакциошюй среди и довольно быстро дезактивируются. В настоящей работе предпринята попытка исследовать медьсодержащие системы с матрицей, отличной от окисной. Для этой цели выбраны сверхвысоко-кремнистые цеолиты.
Цель» работа явилось исследование нового класса катализаторов газоочистки - медьсодержащих цеолитов - изучение их каталитических свойств в реакциях разложения и восстановления оксидов азота с целью выявления возможности их практического использования, а также установления закономерностей протекания названных каталитических реакций.
Научная новизна работы. Впервые установлено, что из трех оксидов азота (N О, НО, N02) на медьсодержащих цеолитах (0,75 СиЦВМ, 1,53 СиЦВМ, 2,2 СиЦВМ, СиЫ (однократний обмен). CuM (4-х кратный обмен), СиЭ, Си/ЦБК и CuZS!I-5) только НО каталитически разлагается на 11г и 0g.
Установлено, что N0 на цеолитах, содержащих Сиг+, каталитически не разлагается. При взаимодействии КО с цеолитами, содержащими Си0, можно иметь г.зст) только дистгропорционированйе последнего, сопрововдаэдееся окислением Cu is Си24".
Показано,что среди исследованных катализаторов наиболее активным "является CuZSM-5. Его активность в отношении реакции восстановления оксидов азота убывает в ряду: N20+C0 > Ш+СО ? N02*-C0.
Показано, что наиболее активными формами в разложении NP0 и восстановлении N20, N0 и N0 являются .восстановленные формы медьсодержащих цеолитов.
Установлено, что распределение продуктов реакций и влияние температуры для атома и иона меди в цеолите н нанесенном на 'f-AlgOj катализаторе существенно различаются.
Практическая ценность работы. Разработан экспресс-кетод определения атома и иона меди, а также активного кислорода в цеолитах и нанесенных оксидных катализаторахь основанный на измерений скоростей химических и каталитических реакций с участием оксидов азста и монооксида углерода.
Полученные результати, свидетельствующие о более высокой активности я стабильности CuZSM-5 по сравнению о медьсодержащими оксидами катализаторами, позволяют рекомендовать его для обезвреживания газовых выбросов от оксидов азота.
Апробация работы. Гезультаты работы доложены и обсуждены на. Научно-технической конференции молодых ученых (Баку, 1991 г.),. ХІТІ Республиканской научной конференции аспирантов' ВУЗов Азербайджана (Баку, 1991 г.), Всесоюзном совещании "Современные химические технологии очистки воздушной среды" (Саратов, 1992 г.), S-ой Международной конференция по цеолитам (Канада, Монреаль, 1992 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 печатных работ.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов и списка использованной литературы. Сна изложена па 117 страницах, включая 28 рисунков, 21 таблицу и список цитируемой литературы из 93 наименований.
Еведеше посвящено списанию постановки и целей исследования.
' В.первой главо даа обзор работ по адсорбции и квталитиче скоі'7 разлоиеншв и восстановлению оксидов азота на цеолитах,
содержащие переходные металлы. Критически рассмотрены извест ные данные по кинетике и механизму реакции.
Во второй главе описаны использованные' в работе экспериментальные метода исследования. Рентгенографический анализ цеолитов проводили на дифрактомегре "Дрон-3" с СиКа-излучением; термографические исследования проводили на дифрактометре фирма MOM (конструкции L.Paulik, .J.Paullk, ї.Егйеу); спектры ЭПР снимали на радиоспектрометре марки "JES-PE-3X" фирмы ЛЮЬ (Япония) в лаборатории д.х.н. Измайлова Э.Г. (ИНХП АН ЛзР); МК-спектроскопические исследования проводили на спектрофотометре UR-20 фирмы Карл-Цейс в диапазоне частот 1300-3300 см-1.
Анализ газовой смеси на содержание в ней 0 , Пг,- N0, N о, NOg, СО и С02 проводили хроматографически. Каталитическую активность цеолитов определяли в проточном и импульсном реакторах.
В третьей главе, описаны методики приготовления медьсодержащих цеолитов. Образцы (0,75 СиЦВМ, 1,6 СиЦВМ И 2,2 СиЦВМ были приготовлены в ИОХ АН СССР в лаборатории проф. Слинкинэ А.А. Образцы СиМ, СиЭ, Cu/ІШК я CuZSM-5 приготовлены в ИХП АН АзР в лабораторій проф. Тагиева Д.Б.
В четвертой главе приведены результаты исследования ак
тивностей цеолитов в реакциях взаимодействия -с оксидами азота:
N.,0, N0 и Юг. _
В пятой главе приведены результаты исследования активностей цеолитов в реакциях восстановления оксидов азота монооксидом углерода.
Шестая глава посвящена обсуждению результатов.