Aspecte teoretice de cataliză eterogenă

Abstract

Un catalizator de vanadiu inert a fost dizolvat intr-o solutie de uree pentru recuperarea vanadiului, potasiului si fierului. Au fost studiate : efectul in timp , temperatura, pH-ul , concentratia ureei , faza de raport si dimensiunea particulelor de catalizator.Rezultatele au aratat ca pentru 180-250 µm de catalizator dizolvat timp de o ora la o temperatura de 20℃ in prezenta unei solutii de uree 40% in raport lichid:solid de 10:1 , gradul de solubilizare a V, K si Fe au fost in rapoarte de 78%, 90% si 29%.

1.Introducere

Catalizatorul de vanadiu folosit pentru productia de acid sulfuric este complex si faza activa consta in vanadiu (8-9% V2O5) si compusi de potasiu (8-12% K2O), structura frecvent modificata de aditia cesiului si a sodiului.Pentru a maximiza suprafata catalitica disponibila , faza activa se intinde pe un substrat natural de silice.In procesele industriale , catalizatorii sunt dezactivati de schimbarile care au loc in faza lor de structura si textura.Gradul de dezactivare reprezinta o functie dependenta de timp si de conditiile de utilizare ale catalizatorilor, dezactivarea mai rapida a fost raportata pentru catalizatorii utilizati in fabricile de acid la instalatiile hidrometalurgice si a celor utilizati in procesul de cataliza umeda.Se considera ca acest lucru se datoreaza impuritatilor metalice ca :Fe, Pb, Zn, Hg , Cd si As).

Catalizatorii dezactivati sunt inlocuiti atunci cand eficienta lor scade si creste emisia de SO2.Catalizatorii uzati reprezinta un pericol iminent pentru mediul inconjurator , prezenta sulfatilor, SO3 liber si rezultate de umiditate intr-un mediu acid (pH≅1) si riscul poluarii mediului inconjurator datorita dizolvarii unor compusi daunatori precum Cd, Hg, Pb sau V care se afla in compozitia catalizatorilor.Catalizatorii uzati sunt materiale eterogene din punct de vedere fizic si chimic a caror compozitie depinde puternic de utilizarea lor, de sursa de dioxid de sulf si de conditiile de depozitare.Tabelul 1 prezinta compozitia chimica a unor catalizatori de vanadiu uzati.

Cantitatea deseurilor de catalizatori uzati in Polonia este estimat la 3000t.Compozitia chimica indica o valoare considerabila pentru metalele continute si acest lucru , combinat cu considerente de mediu , asigura investigatia metodelor de recuperare si reciclare a catalizatorilor.Cu toate acestea nu exista nici o metoda actuala care sa permita utilizarea deseurilor.

Cel mai important considerent este recuperarea in cantitate cat mai mare a fractiei de vanadiu si de potasiu, compusii ai masei de catalizatorilor activ.De vreme ce fierul cauzeaza o deteriorare semnificativa a proprietatilor catalitice si fizice este de dorit ca acesta sa fie controlat in dizolvare permitandu-se posibiliatea reciclarii vanadiului si potasiului drept catalizator.

Cercetarile anterioare au demonstrat ca prezenta ureei afecteaza semnificativ solubilitatea in apa a compusilor de vanadiu (V). Au fost publicate cateva lucrari de referinta care expun solubilitatea reciproca a ureei si a diverselor saruri inorganice in sistem ternar.In multe sisteme ternare se crede ca ureea formeaza saruri binare acestea cauzeaza semnificativ cresterea sau descresterea in solubilitate.Schimbarile semnificative in solubilitate ale vanadiului in prezenta ureei indica o posibila cale pentru recuperarea acestui metal.

Acest articol aduce al cunostinta efectul ureei asupra recuperarii vanadiului si potasiului din catalizatorii uzati.

2.Experiment

Catalizatorul de vanadiu a fost obtinut din deseurile depozitate rezultate de la uzinele chimice care produc acid sulfuric prin metoda de contact Ureea , CO(NH2)2 a fost de 98% puritate ( PPH, Standard, Polonia) Catalizatorul a fost macinat pentru o perioada scurta de timp si depus in fractii de marime necesara Probele de catalizator au fost analizate in vederea determinarii higroscopicitatii si compozitiei , continutul de sulf este raportat ca valoarea echivalenta de sulfat Rezultatele sunt prezentate in Tabelul 2.