гопкалит
Гопкалит — торговое название ряда смесей, которые в основном состоят из оксидов меди и марганца , которые используются в качестве катализаторов превращения окиси углерода в углекислый газ при воздействии кислорода воздуха при комнатной температуре.
Название «гопкалит» происходит от Университета Джона Хопкинса — «Хоп» и Калифорнийского университета — «Кал», где фундаментальные исследования окиси углерода проводились во время Первой мировой войны и эти катализаторы были открыты в 1918 году. [1] [ нужна ссылка ]
Известны различные составы, такие как «гопкалит II», который состоит примерно из 60% диоксида марганца и 40% оксида меди (молярное соотношение MnO 2 : CuO составляет 1,375). [2] и «гопкалит I», который представляет собой смесь 50% MnO , 30% CuO 15% Co 2 O 3 и 5% Ag 2 O. , [2] [3] Гопкалит имеет свойства пористой массы и напоминает активированный уголь . по внешнему виду [1]
Подготовка [ править ]
Хотя обычно гопкалитовые катализаторы готовят путем прокаливания смесей оксидов и карбонатов, [4] Для производства гопкалитов в лабораторных и промышленных масштабах использовались различные методы, такие как физическое смешивание (мелкодисперсных) оксидов металлов, совместное осаждение оксидов металлов из растворов солей металлов (см. Соли ), термическое разложение смесей. нитратов металлов (см. нитрат ) и карбонатов металлов (см. карбонат ), одностадийный синтез посредством газопламенного пиролиза из органических и неорганических систем-прекурсоров, например [5] Описаны также нанофазные гопкалитовые катализаторы. [6]
Хотя катализаторы на основе гопкалита применяются на практике уже несколько десятилетий, многие вопросы относительно механизма их действия до сих пор остаются открытыми. Это связано с их сложной структурой, затрудняющей получение информации об активных центрах и механизмах катализа и дезактивации.
Приложения [ править ]
Гопкалит широко используется, среди прочего, в средствах индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) и средствах коллективной защиты.Ниже перечислены различные варианты использования гопкалитовых катализаторов:
- в некоторых типах противогазов-фильтров, предназначенных для защиты от угарного газа (ДП-1 советского производства, комбинированные фильтры ВК-450, фильтры СХ(СО) напр.)
- в системах фильтрации воздуха и дыхательных аппаратах для очистки источников воздуха для дыхания, например, используемых при подводном плавании и пожаротушении. [7]
- используется в качестве основного фильтрующего ингредиента в респираторах самоспасателя, выдаваемых шахтерам (СПП-4). [7]
- фильтрующие самоспасатели, предназначенные для использования в условиях пожара (ГДЗК-ЕН, ГДЗК-У, ГДЗК-А, напр.)
- в устройствах контроля содержания угарного газа (СО) в помещениях
- используется в качестве меры предосторожности с погружными воздушными компрессорами, если они приводятся в движение двигателями внутреннего сгорания (например, на кораблях).
В средствах защиты органов дыхания гопкалит используется для облегчения быстрого окисления токсичного угарного газа до безвредного углекислого газа кислородом воздуха, который затем химически связывается со слоем гидроксида натрия , тем самым удаляя CO из воздушного потока (который в противном случае не удаляется воздушными фильтрами с активированным углем). [7] Пары воды отравляют гопкалитовый катализатор, поэтому для защиты от паров воды дополнительный фильтр на основе силикагеля вводят . Помимо этого, слой гопкалита защищается механическим фильтром, а слой активированного угля очищает воздух от других загрязнений. [8] [9] [10] С другой стороны, работа детекторов угарного газа (СО) основана на регистрации тепла, выделяющегося при каталитическом окислении угарного газа (СО) до диоксида углерода (СО 2 ).
Хотя гопкалитовые катализаторы в основном используются для катализа превращения CO в CO 2 , они также используются для удаления оксида этилена и других летучих органических соединений , а также озона из газовых потоков. [11] Кроме того, гопкалиты катализируют окисление различных органических соединений при повышенных температурах (200–500 °С).
См. также [ править ]
- Противогаз
- дыхательный аппарат
- Автономное самоспасательное устройство
- Детектор угарного газа
- Катализ
- гетерогенный катализ
- Отравление угарным газом
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Удаление окиси углерода из воздуха - А. Лэмб, У. К. Брей и Дж. К. Фрейзер - Журнал промышленной и технической химии, март, 1920, стр. 213.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. п. 1675.
- ^ Окисление монооксида углерода при температуре окружающей среды катализаторами на основе оксида меди и марганца - докторская диссертация - Кристофер Д. Джонс, март 2006 г.
- ^ Ся, Г.Г.; Инь, Ю.Г.; Уиллис, штат Вашингтон; Ван, JY; Суиб, С.Л., «Эффективные стабильные катализаторы низкотемпературного окисления монооксида углерода», Журнал катализа, 1999, том 185, стр. 91-105. два : 10.1006/jcat.1999.2484
- ^ Т. Бимельт, К. Вегнер: Микроэмульсионный пламенный пиролиз для синтеза наночастиц гопкалита: новая концепция катализатора
- ^ Се, X .; Ли, Ю.; Лю, З.-Ц.; Харута, М.; Шен, В., «Низкотемпературное окисление CO, катализируемое наностержнями Co3O4», Nature 2009, том 458, стр. 746-749. дои : 10.1038/nature07877
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Бернард Яффе [1947] Новый мир химии Silver Burdett Co., стр. 368
- ^ Химия 1 - учебник, том 1, 1 класс, средняя школа Расширенный объем Станислава Хейвовска, Рышард Марцинковский, Оперон
- ^ http://portalwiedzy.onet.pl/7039,,,,hopkalit,haslo.html [ мертвая ссылка ]
- ^ Генрик Олдаковский, Влодзимеж Струс Строительство противопожарного оборудования. Издательство МОН, 1959 год.
- ^ Фильтрующее устройство самозащиты W 65-2 BL. Доступно онлайн [cit- 2020-05-15]
