Способ регенерации железовольфрамофосфатного катализатора из растворов, содержащих нитрат-ионы

Способ регенерации железовольфрамофосфатного катализатора из растворов, содержащих нитрат-ионы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: водный раствор , содержащий железовольфрзмофосфат натрия и нитрат натрия, пропускают через обратноосмотическую мембрану при рН 2,4-3,6 и давлении 30-60 атм. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (sI)s В 01 J 27/28 27/188

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4870472/04 (22) 01.10.90 (46) 07.11.92. Бюл. М 41 (71) Институт катализа СО АН СССР

P2) А.И.Бон, Ю.С.Ветчинова, О.M.Èëüèíè÷, Л.И.Кузнецова, Г.Л,Семин и M.À.Ôåäîòîâ (56) Кузнецова Л.И., Юрченко Э.Н.

/Oxidation of hydrogen sulfide by oxygen in

presence of PW М(НО)О (М = Fe, Со, Ni)

//Reaktion kinetics and Catalysis letters, 1989, v. 39, ¹ 22, р. 399-404, Босик И.И., Маслов Л.П., Цветков Н.А. (Исследование некоторых соединений методом электродиализа) Журн. неорг. химии, 1982, т. 27, N 9, с. 2245-2247.

Изобретение относится к области химии, а именно к регенерации гомогенных катализаторов из водных растворов.

Фосфорновольфрамовые гетерополисоединения 12-ro ряда являются катализаторами многих кислотно-основных и оксилительно-восстановительных процессов в растворах. B частности, водный раствор железосодержащего вольфрамофосфата поглощает из газовой фазы монооксид азота NO с образованием нитрозильного комплекса, Действием кислорода нитрозильный комплекс разрушается с образованием в растворе нитрат-иона, который постепенно накапливается в растворе и изменяет условия проведения процесса. В связи с этим необходимо отделять катализатор от накопившегося продукта, чтобы катализатор мог быть использован повторно. Выделение фольфрамофосфатов из смесей для их повторного использования (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЖЕЛЕЗОВОЛЬФРАМОФОСФАТНОГО КАТАЛИЗАТОРА ИЗ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ

НИТРАТ-ИОНЫ (57) Сущность изобретения: водный раствор, содержащий железовольфрамофосфат натрия и нитрат натрия, пропускают через обратноосмотическую мембрану при рН 2,4 — 3,6 и давлении 30 — 60 атм. 1 табл. осложнено рядом обстоятельств. Так, щелочной гидролиз реакционных смесей приводит к осаждению вольфраматов, Вследствие этого для регенерации железовольфрамофосфата требуется его повторный многостадийный синтез по известному способу, включающему: осаждение поливольфрамата действием едкого натра до рН 8, перевод поливольфрамата в поливольфрамофосфат действием HzS04 до рН 4 с последующим добавлением NaHzPO4 в стехиометрическом количестве, синтез Р -соII держащего вольфрамофосфата действием

FeSO4, перевод его в Fe -содержащий воль-! фрамофосфат действием кислорода.

Другой метод удаления посторонних ионов из раствора, содержащего гетерополивольфрамофосфат, — электродиализ требует .. расхода электроэнергии (так как процесс проводится при постоянном напряжении, например 250 — 500 В или при посто1773476

S == —.— — 100 %

С,— С

С янном токе 50-75 мА) и чистой воды (так как в ходе процесса раствор в катодной камере заменяют дистиллированной водой через каждые 10-30 мин).

Целью изобретения является упрощение способа.

Указанная цель, согласно изобретению, достигается описываемым способом регенерации железовольфрамофосфатного катализатора из растворов, содержащих нитрат-ионы, заключающимся в пропускании раствора через обратноосмотическую композитную мембрану при рН 2,4 — 3,6 и давлении 30-50 атм. Нижний предел рН 2,4 выбирают с учетом границ устойчивости комплексного гетерополианиона железовольфрамофосфата, а также химической стойкости материала мембраны, Верхний предел р Н 3,6 выбирают по условиям проведения каталитического процесса улавливания NO u его дальнейшего окисления до

103. Нижний предел давления 30 атмосфер определяется тем, что ниже 30 атм, проницаемость мембраны при регенерации катализатора близка к нулю. Г!ри давлении выше

50 атм. усложняется аппаратурное оформление процесса, Изобретение основано на различиях в задерживающей способности мембраны

OI IMK по нитрату и железовольфрамофосфату при пропускании через нее водного раствора, содержащего оба этих компонента. Задерживающая способность мембраны характеризуется селективностью S, которую для однокомпонентного раствора определяют по формуле где С вЂ” концентрация компонента в исходном растворе;

С вЂ” концентрация ком loHBHTQB в растворе, прошедшем через мембрану (пермеате).

Селективность мембраны ОПЧК при задержании железовольфрамофосфата в виде натриевой соли из водчого раствора при концентрации его в растворе от 0,005 до

0,24 моль составляет от 97% до 09,5% в интервал рН от 2,4 до 3,6. Селективность мембраны при задержании нитрата в виде

Натриевой соли при концентрации его в растворе от 0,2 до 5% составляет не более 60%.

Таким образом, селективности мембраны

ОПМК по нитрату и >келезовольфрамофосфату в указанных концентрационных интервалах отличаются настолько. что при

55 мембранной обработке исходный раствор обогащается по одному из компонентов, а пермеат — по другому.

Эффективность мембранного фракционирования смеси характеризуют коэффициентом разделения К, который определяют по формуле где С> и Сг — концентрации 1-го и 2-го компонентов, соответственно, индекс "о" относится к исходному раствору, а и — к пермеату.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 30 мл водного раствора, содержащего 0,175 моль/л железовольфрамофосфата натрия и 0,2 моль/л нитрата натрия при рН 2,8, помещают при комнатной температуре в сосуд из нержавеющей стали, внутри которого на свободно вращающейся оси подвешивают остеклованный стальной якорь, приводимый во вращение магнитом, находящимся снаружи сосуда.

Сьемное дно сосуда, присоединяемое через резиновое уплотнение и служащее для отвода пермеата, представляет собой пластину из пористого материала, например из нер>кавеющей стали, на которую помещают обратноосмотическую мембрану. Рабочее давление 30 атм. в сосуде создают, подавая в него инертный газ, например аргон, из баллона. В исходной смеси и пермеате определяют концентрацию железовольфрамофосфата (по УФ-поглощению) и нитрата (по

ЯМР ядер азота N), Разбавлением кон14 центрага до объема исходного раствора получают раствор, в котором содер>кание нитрата существенно ниже,чем в исходном растворе при одинаковой концентрации железовольфрамофосфата . Повторяя процесс фракционирования, получают раствор >келезовольфрамофосфата, пригодный для повторного проведения процесса улавливания монооксида азота.

Пример 2. Аналогичен примеру 1, но концентрация нитрата равна 0,4 моль/л, а. железовольфрамофосфата — 0,2моль/л.

Пример 3. Аналогичен примеру 1, но концентрация нитрата равна 0,8 моль/л, а железовольфрамофосфата 0,24 моль/л, Пример 4. Аналогичен примеру 2, но концентрация железовольфрамофосфата равна 0,057 моль/л.

Пример ы 5 и 6. Аналогичны примеру

2, но рН раствора равен 3,6 и 2,4 соответственноо.

1773476

Пример ы 7 и 8. Аналогичны примеру

1, но концентрация железовольфрамофосфата равна 0,24 моль/л, а давление в сосуде равно 40 и 50 атм. соответственно.

Значения коэффициентов разделения и параметры процесса приведены в таблице, лезовольфрамофосфата, упрощая тем самым его регенерацию.

Формула изобретения

Способ регенерации железовольфрамо5 фосфатного катализатора из растворов, содержащих нитрат-ионы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения способа, раствор, содержащий желеэовольфрамофосфатный катализатор и нитрат-ионы, 10 пропускают через обратноосмотическую композитную мембрану при рН 2,4 — 3,6 и давлении 30 — 50 атм.

Таким образом, из приведенных примеров видно, что при указанных в формуле параметрах композитная обратноосмотическая мембрана ОПМК позволяет успешно отделять нитрат-ионы от катализатора — жеПримечание

Относит. конц.

ИОз / ГПА

Коэфф. разделения

Параметры процесса (ГПА), моль/л (КОз ), моль/л

Р, атм рн пермеат исходн. рр

Составитель Н.Семин

Редактор Т.Никольская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Шмакова

Заказ 3885 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2,8

2,8

2,8

2,8

3,6

2,4

2,85

2,85

0,175

0,201

0,237

0,057

0,219

0,239

0,241

0,241

0,2

0,4

0,8

0,4

0,38

0,41

0,221

0,221

1,14

1,99

3,38

7,02

1,735

1,715

0,917

0,917

71,5

33,9

169,6

20,55

13,75

7,11

5,9

63

43

24

12

7,75

6,4

Пример 1

Пример 2

Пример 3

Пример 4

Пример 5

Пример б

Пример 7

П име 8