다양한 활성 성분에 따라 불균일 촉매는 금속 및 그 염, 금속 산화물 및 복합 금속 산화물 촉매로 나눌 수 있습니다. 모양에 따라 구형, 단기둥형, 벌집형으로 나눌 수 있습니다. 준비 과정에 따라 지지대를 사용하는 것과 지지대를 사용하지 않는 것으로 나눌 수 있습니다.
고체-불균일 촉매는 촉매 손실을 크게 방지하고, 폐수로부터 분리가 용이하며, 활성이 좋고, 안정성이 좋으며, 처리 공정이 짧은 등의 장점이 있습니다.
그러나 불균일 촉매 상 사이에는 물질 이동이 있으며, 폐수 및 반응 중간체의 부유 고형물은 촉매 입자를 코팅하거나 차단하여 비활성화를 초래할 수 있습니다.
I. 촉매의 종류
(1) 금속/담지 촉매
불균일 촉매 산화 기술에서는 귀금속 촉매가 높은 활성, 긴 수명, 강한 적응성으로 인해 널리 사용됩니다. P, Pd, Ru 등의 귀금속을 활성성분으로 하여 만든 촉매는 호환성 있는 탄화수소 흡착점을 가질 뿐만 아니라 산소흡착점도 많아 표면반응이 진행됨에 따라 산소활성화와 탄화수소흡착이 빠르게 진행될 수 있다. 더 나은 분산성을 달성하고 사용되는 금속의 양을 줄이기 위해 함침은 Al3O2, SiO2, 활성탄, TiO2, CeO2 및 ZrO2와 같이 비표면적이 높은 캐리어에 금속을 지지하는 데 종종 사용됩니다.
(2) 금속 산화물/담지 촉매
촉매 산화 공정에서 촉매를 선택하려면 용액의 특성, 촉매의 촉매 용량 및 물에서의 열 안정성과 같은 다양한 요소를 고려해야 합니다. 그 중에서도 금속산화물은 높은 안정성과 우수한 활성으로 인해 높은 평가를 받고 있습니다.
촉매는 안정성에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다. 1. 산화티탄, 산화바나듐, 산화크롬, 산화마그네슘, 산화아연 및 산화알루미늄과 같이 높은 산화 조건에서 가장 안정한 산화물; 2. 산화철, 산화코발트, 산화니켈, 산화납 등 안정성이 중간 정도인 산화물; 3. 백금, 팔라듐, 루테늄 및 금과 같은 불안정한 높은-산화-상태 산화물 및 귀금속.
(3) 복합 산화물/담지 촉매
복합산화물 촉매는 촉매 활성 조절의 보완적 원리를 바탕으로 보다 높은 촉매 활성을 달성할 것으로 기대된다. 시너지 효과는 촉매 활성을 향상시키고 활성 성분의 용해를 억제할 수 있습니다. 예를 들어 CoO, CuO 또는 NiO와 Fe(III), Pt 또는 Ru 산화물의 조합은 효과적인 산화 촉매입니다.
II 촉매 선택 기준
(1) 촉매 선택
촉매를 선택할 때 일반적으로 다음과 같은 특성을 가진 촉매를 사용해야 합니다.
1. 빠른 산화 속도와 더 나은 상 접촉으로 인해 반응이 가속화됩니다.
2. 비-선택적이며 완전한 산화가 가능합니다.
3. 뜨거운 산성 용액에서 안정적인 물리화학적 특성;
4. 고온에서 활성이 높고 수명이 길며 독에 둔감합니다.
5. 기계적 강도와 내마모성이 높습니다.
(2) 촉매 지지체 선택
촉매 지지체 입자의 구성에 따라 입자상 지지체, 거친-입자 지지체, 기질의 세 가지 유형으로 크게 나눌 수 있습니다.
촉매를 사용할 때 일반적으로 다음 사항을 고려합니다.
1. 화학성분 및 분산액
2. 표면 물리화학적 특성-다공성, 흡착, 전기화학적 및 기계적 특성;
3. 장전할 수 있는 활물질의 두께 및 양
4. 특정 강도 및 안정성;
5. 화학적 안정성;
6. 내마모성, 경도 및 압축강도;
7. 촉매 반응에 참여합니다.
III 촉매 비활성화의 원인
높은 활성과 우수한 선택성 외에도 촉매는 우수한 기계적 강도와 안정성을 가져야 하며 안정성은 활성을 저하시키는 능력에 영향을 미칩니다.
일정 기간 사용 후 촉매는 주로 촉매 물질의 손실과 코킹으로 인해 비활성화됩니다.
촉매 손실은 비활성화의 주요 원인입니다. 이러한 손실은 주로 pH의 영향을 받아 활성 성분이 용해됩니다. 실험 연구에 따르면 폐수의 pH는 액상 유기물의 산화에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.
예를 들어, 불균일 오존 촉매는 산성 조건에서 낮은 반응 속도와 높은 비활성화 속도를 나타냅니다. pH 7에서는 촉매 손실이 최소화됩니다. pH가 7보다 크고 9 미만이면 촉매 손실이 발생하지 않습니다. 그러나 pH가 10보다 크면 반응 속도는 낮게 유지됩니다. 따라서 pH 값을 조정하면 촉매 손실을 줄이거나 방지할 수 있습니다.
촉매 코킹은 촉매 오염 비활성화라고도 알려진 비활성화의 또 다른 주요 원인입니다. 이는 주로 반응 중에 생성된 탄소, 질소 및 기타 물질이 촉매 표면에 침전되어 발생합니다. 엔지니어링 응용 프로그램을 통해 일부 이종 촉매가 특정 기간 내에 높은 분해 속도를 보인 후 비활성화되는 것으로 확인되었습니다. 촉매 표면에 대한 에너지 광전기화학 크로마토그래피(ESCA) 분석을 통해 탄소 침착이 밝혀졌으며, 이는 액상의 반응물과 촉매 표면 사이의 접촉을 방해하여 비활성화로 이어집니다.