3.2.6 Методики исследования каталитических свойств образцов

3.2.6.1 Исследования образцов катализаторов в реакции окисления со

Определение каталитической активности образцов катализаторов в реакции окисления оксида углерода проводилось на динамической проточной установке, схема которой представлена на рисунке 5 [25].

Условия проведения испытаний.

а) объемная скорость газовоздушного потока 1л/мин;

б) температура 20-500^оС;

в) концентрация оксида углерода исходная: 0.6-0.7% об.;

г) влажность ГВП исходная: 30-40% отн. (прив. к 20⁰С ).

Воздух подают в систему микрокомпрессором 3, снабженным распределителем 4 и зажимом для регулировки расхода и сброса избыточного давления.

Рисунок 5 - Схема установки для определения каталитической активности образцов по монооксиду углерода 1 - баллон с СО; 2 - реометр; 3 - микрокомпрессор; 4 - распределитель 3-х

ходовой; 5 - смеситель; 6 - ротаметр; 7 - четырехходовой кран; 8 -

металлический трубчатый реактор; 9 – трубчатая печь

Оксид углерода подают из баллона 1, регулировку осуществляют вентилем редуктора. Для индикации расхода оксид углерода служит реометр 2. Газовые потоки смешиваются в смесителе 5. Для измерения общего расхода потока используют ротаметр 6.

Поток после ротаметра 6 четырехходовым краном 7 направляют на «выход» - для отбора проб потока и определения исходной концентрации оксида углерода либо в помещенный в нагревательное устройство 9 стеклянный трубчатый реактор 8 с катализатором и далее - на отбор проб потока для определения «проскоковой» концентрации оксида углерода.

Отбор проб производят в стеклянные шприцы, для определения количества оксида углерода в газовом потоке применяют методику АЮВ 0.005.104. МВИ, базирующуюся на методе реакционной газовой хроматографии. Температуру регулируют с помощью ЛАТРа, контролируют с помощью термопары, закрепленной у слоя катализатора, и прибора типа КВП.

Расчет степени окисления СО проводится по формуле:

X_СО=100 (С_исх-С_к)/С_исх, (15)

где: С_исх- концентрация СО в ГВП исходная, % об.;

С_к- концентрация СО в ГВП на выходе из реактора, % об.;

Х_СО - степень окисления СО, %;

Определение оксида и диоксида углерода методом реакционной газовой хроматографии [26].

Для определения содержания оксида углерода в ГВП на входе и выходе из реактора диапазоне 3-12000 мг/м³ (0.00025-1% об.), и СО₂ 185-46200мг/м³(0.001-2.5% об.) при их одновременном присутствии, использовали методику предназначенную для измерений массовых концентраций.

Определение основано на применении метода реакционной газовой хроматографии, включающего предварительное разделение метана, оксида и диоксида углерода. При помощи газоадсорбционной хроматографии с последующей конверсией разделенных оксидов углерода в метан в присутствии никелевого катализатора и водорода. Детектирование осуществляется пламенно-ионизационным детектором (ПИД).

Метод реакционной газовой хроматографии является наиболее чувствительным при определении оксидов углерода в воздухе. Определению не мешают другие соединения присутствующие в пробе. целью упрощения газовой схемы хроматографа используется водород, как для питания(ПИД) и метанирования, так и в качестве газа-носителя. Электрический сигнал детектора записывается на диаграммной ленте потенциометра КСП-4 в виде хроматографического пика, высота которого пропорциональна количеству вещества пропущенного через ПИД.

Условия выполнения измерений:

а) температура термостата колонок – 80^оС;

б) температура испарителя – 150^оС;

в) температура термостата реактора – 300^оС;

г) объемная скорость газа-носителя водорода – 30 см³/мин;

д) объемная скорость воздуха – 300см³/мин;

е) скорость движения диаграммной ленты – 240мм/час;

ж) объемная скорость пробы через кран-дозатор – 100см³/мин;

з) время продувки крана-дозатора – 1мин;

и) объем дозы крана-дозатора – 1см³.

Условия окружающей среды:

а) температура окружающей среды от +10 до +40^оС;

б) атмосферное давление от 100*10³ до 105*10³ Па;

в) относительная влажность воздуха от 20 до 90%.

Отбор проб.

Пробу воздуха отбирают при помощи стеклянного шприца на 50-150 см³, предварительно промыв шприц исследуемым воздухом. После отбора пробы шприц закрывают заглушкой. Пробу воздуха из шприца продавливают через дозирующую петлю хроматографа в течении 1-2 минут. Затем краном-дозатором вводят пробу в хроматографическую колонку и включают одновременно секундомер. Фиксируют время выхода пиков оксида и диоксида углерода, которые в данных условиях составляют соответственно 58 секунд и 5 минут 10 секунд. На диаграммной ленте записывают дату и время начала опыта, чувствительность хроматографа.

Методика обеспечивает выполнение измерений с относительной погрешностью +/- 25% при доверительной вероятности 0.95.