новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
тендеры / аналитика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы

расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты / книги
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас

реклама на сайте
контакты
Магазин химических реактивов
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

МЕМБРАННЫЙ КАТАЛИЗ


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

МЕМБРАННЫЙ КАТАЛИЗ, основан на избират. переносе через катализатор, как через мембрану, одного из веществ, участвующих в реакции. Мембраной (мембранным катализатором) может служить сам катализатор или к.-л. материал с нанесенным на него каталитически активным веществом.

В мембранный катализ используют монолитные мембранные катализаторы, состоящие из металла или его сплава и не имеющие сквозных пор, а также пористые и композиционные катализаторы. Монолитные мембранные катализаторы (ММК) обычно представляют собой металлич. фольгу или тонкостенную трубку. Для реакций с участием Н2 ММК служат Pd и его сплавы, с участием O2-Ag. При этом водород или кислород. пропускаемые с одной стороны ММК, проникают через катализатор в атомарной форме, активной для присоединения к молекулам. адсорбированным на противоположной пов-сти катализатора. В результате этого увеличивается общая скорость реакций, возрастает селективность катализатора в реакциях образования продуктов неполного гидрирования или окисления. Напр., на ММК из Pd-сплава селективно происходит гидрирование циклопентадиена в циклопентен (выход 98%), а на катализаторах из Ag-окисление спиртов в альдегиды. Высокая селективность реакции обусловлена также тем, что степень заполнения пов-сти катализатора субстратом не зависит от степени заполнения ее газом. поступающим через катализатор. При дегидрировании и дегидроциклизации удаление из зоны реакции образующегося Н2, благодаря его диффузии через мембрану, подавляет обратные и побочные процессы. Так, на ММК из сплава Pd (15%) и Rh (85%) 1,2-циклогександиол дегидриру-ется в пирокатехин с выходом 95% без образования, в отличие от реакции на обычном катализаторе, побочного продукта - фенола.

На ММК возможен также мембранный катализ с переносом водорода и азота в виде атомов через мембрану из Fe; на противоположной пов-сти они соединяются в молекулы NH3, концентрация которых намного превосходит равновесную для реакции молекулярных Н2 и N2 в тех же условиях.

П о р и с т ы е мембранные катализаторы (ПМК) обычно представляют собой пористые пластины или трубки, у которых поверхностный слой или весь объем каталитически активен. В отличие от монолитных катализаторов, они не обеспечивают подведения атомарного реагента в зону реакции, но позволяют подавать большие кол-ва газообразного реагента или более равномерно распределять его в жидком. Так, ПМК используют при гидрировании хлопкового масла, ожижении угольной пасты и др. Положит. особенности монолитных и пористых катализаторов сочетаются при создании композиционных мембранных катализаторов (КМК). Они обычно состоят из пористого, механически прочного листа каталитически неактивного вещества и тонкой, но сплошной пленки активного вещества. Для формирования последней может потребоваться промежут. непористый слой, и тогда катализатор становится трехслойным, как, например, металлокерамич. лист, покрытый слоем термостойкого и газопроницаемого полимера с нанесенным на него слоем Pd или его сплава (толщиной до 10 мкм). КМК содержат гораздо меньше металла на единицу пов-сти, чем монолитные, более устойчивы, проницаемы для Н2 при более низких температурах, что позволяет гидрировать термически нестойкие вещества.

Преимущество мембранный катализ перед обычным обусловлено также избират. переносом энергии, необходимой для реакции. Если реакция на одной из пов-стей катализатора сопровождается уменьшением энергии Гиббса системы, то на др. пов-сти становится возможной реакция с возрастанием энергии Гиббса. Кроме того, перенос тепла, которое выделяется при экзотермич. присоединении Н2, протекающем на одной пов-сти катализатора, облегчает проведение на др. его стороне сопряженной эндотермич. реакции дегидрирования без сложных теплообменных устройств. Так, сопряжение дегидрирования нафтенов или олефинов с гидродеалкилирова-нием гомологов бензола на ММК повышает скорости обеих реакций и выходы целевых продуктов по сравнению с теми, которые наблюдаются при раздельном их осуществлении. При дегидрировании изопропанола, сопряженном с гидрирова-нием циклопентадиена на ММК из сплава Pd-Ru, на др. сторону мембраны переносится в 2,5 раза больше Н2, чем при проведении отдельной реакции дегидрирования.

мембранный катализ дает возможность перейти к непрерывным, малостадийным процессам при произ-ве хим. реактивов, душистых веществ, лек. препаратов и др. продуктов высокой чистоты. При этом устраняются потери драгоценных металлов из катализаторов, уменьшается число технол. операций и кол-во отходов, отпадает необходимость в реакторах высокого давления. Для гидрирования вместо дорогого электролитич. водорода м. б. использованы газы хим. и нефтеперерабатывающей промышленности, богатые водородом.

По механизму мембранный катализ происходят важнейшие процессы метаболизма на ферментах, закрепленных в биомембранах с избират. проницаемостью.

Лит.: Грязное В.М., "Докл. АН СССР", 1969, т. 189, №4, с. 794-96; Грязное В. М., Смирнов В. С., "Успехи химии", 1974, т. 43, в. 10, с. 1716-38; Металлы и сплавы как мембранные катализаторы, М., 1981; Грязное В.М., в кн.: Физическая химия. Современные проблемы, М., 1982, с. 96-133; его же, в кн.: Благородные металлы, М., 1984, с. 491-505; Мембранные катализаторы, проницаемые для водорода и кислород., М., 1985; Gryaznov V. М., "Z. Phys. Chem. Neue Folge", 1986, Bd 147, S. 123-132. В. М. Грязнов.




выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVII
Контактная информация