catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2017-3-243-251catal-462Research ArticleКАТАЛИЗ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫСATALYSIS AND ENVIRONMENT PROTECTIONВлияние структуры носителя на активность комплексного катализатора в реакции глубокого окисления хлорбензолаThe Influence of the Support Structure on the Activity of a Complex Catalyst for Deep Oxidation of Benzene ChlorideРоздяловскаяТ. А.RozdyalovskayaT. A.ctls@kalvis.ruЛебедеваИ. И.LebedevaI. I.ctls@kalvis.ruЧекрышкинЮ. С.ChekryshkinYu. S.ctls@kalvis.ruПинчукА. В.PinchukA. V.ctls@kalvis.ruАстафьеваС. А.Astaf’evaS. A.ctls@kalvis.ruИнститут технической химии УрО РАН, ПермьРоссияInstitute of Technical Chemistry, PermRussian Federation201722092017173243251Copyright © LLC "KALVIS", 20172017LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/462

С целью разработки эффективного катализатора для глубокого окисления хлорированных углеводородов приготовлены образцы твердофазных катализаторов на основе V2O5, CuCl или V2O5/CuCl, различающиеся методом синтеза Al2O3, используемого в качестве носителя, и содержанием активных компонентов. Определены их химический (ААС-ИП) и фазовый (РФА) составы, текстурные характеристики (метод БЭТ). Изучена каталитическая активность в реакции глубокого окисления хлорбензола (ХБ) в области температур 300–600 °С. Испытания проводили в проточном кварцевом трубчатом реакторе на воздушных смесях. Каталитические свойства образцов оценивали по конверсии ХБ, селективности по СО2 и константе скорости реакции окисления, рассчитанной по уравнению первого порядка по ХБ. Показано, что влияние текстуры носителя на конверсию ХБ более существенно при 350 °С, чем при 400 °С, за исключением образцов с низким содержанием V2O5 (1,5–2,5 мас.%). Наиболее высокую активность обеспечивает носитель, полученный осаждением из водно-спиртового раствора хлорида алюминия. Использование катализаторов на его основе позволяет уменьшить загрузку катализатора в сравнении с образцами на основе γ-Al2O3 и аморфного оксида алюминия. Наиболее высокая селективность по СО2 (91 %) в реакции окисления ХБ получена на катализаторах на основе аморфного оксида алюминия, в связи с чем этот носитель представляет интерес для дальнейших исследований.

The studies dealt with the development of an effective catalyst for deep oxidation of hydrocarbon chlorides. The solid-phase catalysts with different contents of the active component were prepared based on V2O5, CuCl or V2O5/CuCl supported alumina synthesized by various methods. The chemical (AAS-IP) and phase (XPS) compositions and textural characteristics (BET method) were determined. The catalytic activity to deep oxidation of benzene chloride (BC) was studied at 300–600 °C in air mixtures using a flow quartz reactor. The catalytic behavior of the samples were estimated based on the BC conversion, selectivity to CO2 and the oxidation rate constant calculated by the first order equation in respect of BC. It was shown that the influence of the texture was more pronounced at 350 °C than at 400 °C except the samples with low V2O5 loading (1.5–2.5 wt %). The highest activity was observed with the catalysts supported on alumina synthesized by precipitation from aqueousalcoholic solution of aluminum chloride (AO3) that allowed the catalyst loading to be decreased in comparison to the catalysts supported on γ-Al2O3 (AO1) and amorphous alumina (AO2). The highest selectivity to CO2 (91 %) was observed during the BC oxidation over the catalyst supported on AO2; for this reason, this catalyst seems promising to be further studied.

катализаторхлорбензолглубокое окислениеоксид алюминияcatalystbenzene chloridedeep oxidationaluminaReferencesGraham J.L., Almquist C.B., Kumar S., Sidhu S. // Catal. Today. 2003. V. 88. P. 73-82.Graham J.L., Almquist C.B., Kumar S., Sidhu S. // Catal. Today. 2003. V. 88. P. 73-82.Пат. РФ 2326735; опубл. 20.06.2008, Бюл. № 17. 2с.Пат. РФ 2326735; опубл. 20.06.2008, Бюл. № 17. 2с.Krishnamoorthy S., Rivas J.A., Amiridis M.D. // J. Catalysis. 2000. V. 193. P. 264—272.Krishnamoorthy S., Rivas J.A., Amiridis M.D. // J. Catalysis. 2000. V. 193. P. 264—272.Albonetti S., Blasioli S., Bruno A., Epoupa Mengou J., Trifirт F. // Appl. Catal. B. 2006. V. 64. P. 1—8.Albonetti S., Blasioli S., Bruno A., Epoupa Mengou J., Trifirт F. // Appl. Catal. B. 2006. V. 64. P. 1—8.Lichtenberger J., Amiridis M. // J. Catalysis. 2004. V. 223. P. 296—308.Lichtenberger J., Amiridis M. // J. Catalysis. 2004. V. 223. P. 296—308.Green M.L.N., Lago R.M., Tsang Sh.Ch. // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995. № 3. P. 365-366.Green M.L.N., Lago R.M., Tsang Sh.Ch. // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995. № 3. P. 365-366.Pitkäaho S., Matejova L., Ojala S., Gaalova J. & Keiski R.L. // Appl. Catal. B: Environmental. 2012. V. 113—114. P. 150—159.Pitkäaho S., Matejova L., Ojala S., Gaalova J. & Keiski R.L. // Appl. Catal. B: Environmental. 2012. V. 113—114. P. 150—159.Pitkäaho S., Matejova L., Jiratova K., Ojala S. & Keiksi R.L. // Appl. Catal. B: Environmental. 2012. V. 126. P. 215—224.Pitkäaho S., Matejova L., Jiratova K., Ojala S. & Keiksi R.L. // Appl. Catal. B: Environmental. 2012. V. 126. P. 215—224.Pitkäaho S., Nevanperä T., Matejova L., Ojala S. & Keiski R.L. // Appl. Catal. B: Environmental. 2013. V. 138—139. P. 33—42.Pitkäaho S., Nevanperä T., Matejova L., Ojala S. & Keiski R.L. // Appl. Catal. B: Environmental. 2013. V. 138—139. P. 33—42.Роздяловская Т.А., Чекрышкин Ю.С., Федоров А.А., Чудинов А.Н., Горбунов А.А. // Журн. прикл. химии. 2010. Т. 83. Вып. 8. С. 1360—1363.Роздяловская Т.А., Чекрышкин Ю.С., Федоров А.А., Чудинов А.Н., Горбунов А.А. // Журн. прикл. химии. 2010. Т. 83. Вып. 8. С. 1360—1363.Занавескин Л.Н., Конорев О.А., Аверьянов В.А. // Хим. промышленность. 2002. № 2. С. 3—18.Занавескин Л.Н., Конорев О.А., Аверьянов В.А. // Хим. промышленность. 2002. № 2. С. 3—18.Флид М.Р., Трегер Ю.А. Винилхлорид: химия и технология. М.: Калвис, 2008. Кн. 2. 364 с.Флид М.Р., Трегер Ю.А. Винилхлорид: химия и технология. М.: Калвис, 2008. Кн. 2. 364 с.Гречко А.В., Денисов В.Ф. // Хим. промышленность. 1998. № 1. С. 61—64.Гречко А.В., Денисов В.Ф. // Хим. промышленность. 1998. № 1. С. 61—64.Чекрышкин Ю.С., Роздяловская Т.А., Федоров А.А. Гетерогенно-каталитическое глубокое окисление галоген-содержащих органических веществ на расплавах электролитов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 124 с.Чекрышкин Ю.С., Роздяловская Т.А., Федоров А.А. Гетерогенно-каталитическое глубокое окисление галоген-содержащих органических веществ на расплавах электролитов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 124 с.Higgins B., Thomson M.J., Lucas D., Koshland C.P., Sawyer R.F. // Chemosphere. 2001. V. 42. P. 703-717.Higgins B., Thomson M.J., Lucas D., Koshland C.P., Sawyer R.F. // Chemosphere. 2001. V. 42. P. 703-717.Волков В.И., Гусинский А.И., Ипполитов В.А., Бернадинер И.М., Торбунов B.C. // Экология и промышленность России. 2001. Янв. С. 7-9.Волков В.И., Гусинский А.И., Ипполитов В.А., Бернадинер И.М., Торбунов B.C. // Экология и промышленность России. 2001. Янв. С. 7-9.Aranzabal A., Pereda-Ayo B., González-Marcos M.P., González-Marcos J.A., López-Fonseca R., González-Velasco J.R. // Chemical Papers. 2014. V. 68. N. 9. P. 1169—1186.Aranzabal A., Pereda-Ayo B., González-Marcos M.P., González-Marcos J.A., López-Fonseca R., González-Velasco J.R. // Chemical Papers. 2014. V. 68. N. 9. P. 1169—1186.Keller R.A., Dyer J.A. // Chem. Eng. 1998. V. 105. N 1. P. 100-105.Keller R.A., Dyer J.A. // Chem. Eng. 1998. V. 105. N 1. P. 100-105.Manning M.P. // Hazardous Waste. 1984. V. 1. N. 1. P. 41-65.Manning M.P. // Hazardous Waste. 1984. V. 1. N. 1. P. 41-65.Bertinchamps F., Attianese A., Mestdagh M.M., Gaigneaux E.M. // Catal. Today. 2006. V. 112. P. 165-168.Bertinchamps F., Attianese A., Mestdagh M.M., Gaigneaux E.M. // Catal. Today. 2006. V. 112. P. 165-168.Van den Brink R.W., Krzan M., Feijen-Jeurissen M.M.R., Louw R., Mulder P. // Appl. Catal. B: Environmental. 2000. V. 24. P. 255—264.Van den Brink R.W., Krzan M., Feijen-Jeurissen M.M.R., Louw R., Mulder P. // Appl. Catal. B: Environmental. 2000. V. 24. P. 255—264.Miranda B., Díaz E., Ordóñez S., Vega A., Díez F.V. // Appl. Catal. B: Environmental. 2006. V. 64. P. 262—271.Miranda B., Díaz E., Ordóñez S., Vega A., Díez F.V. // Appl. Catal. B: Environmental. 2006. V. 64. P. 262—271.Giraudon J.-M., Elhachimi A., Leclercq G. // Appl. Catal. B: Environmental. 2008. V. 84. P. 251—261.Giraudon J.-M., Elhachimi A., Leclercq G. // Appl. Catal. B: Environmental. 2008. V. 84. P. 251—261.Corella J., Toledo J.M., Padilla A.M. // Appl. Catal. B: Environmental. 2000. V. 27. P. 243—256.Corella J., Toledo J.M., Padilla A.M. // Appl. Catal. B: Environmental. 2000. V. 27. P. 243—256.González-Velasco J.R., Aranzabal A., Gutiérrez-Ortiz J.I., López-Fonseca R., Gutiérrez-Ortiz M.A. // Appl. Catal. B: Environmental. 1998. V. 19. P. 189—197.González-Velasco J.R., Aranzabal A., Gutiérrez-Ortiz J.I., López-Fonseca R., Gutiérrez-Ortiz M.A. // Appl. Catal. B: Environmental. 1998. V. 19. P. 189—197.Paukshtis E.A., Simonova L.G., Zagoruiko A.N., Balzhinimaev B.S. // Chemosphere. 2010. V. 79. P. 199-204.Paukshtis E.A., Simonova L.G., Zagoruiko A.N., Balzhinimaev B.S. // Chemosphere. 2010. V. 79. P. 199-204.Becker L., Forster H. // J. Catalysis. 1997. V. 170. P. 200—203.Becker L., Forster H. // J. Catalysis. 1997. V. 170. P. 200—203.Finocchio E., Sapienza G., Baldi M., Busca G. // Appl. Catal. B: Environmental. 2004. V. 51. P. 143—148.Finocchio E., Sapienza G., Baldi M., Busca G. // Appl. Catal. B: Environmental. 2004. V. 51. P. 143—148.Егорова С.Р., Катаев А.Н., Бекмухамедов Г.Э., Ламберов А.А., Гильмуллин Р.Р., Нестеров О.Н. // Катализ в промышленности. 2009. № 6. С.48—60.Егорова С.Р., Катаев А.Н., Бекмухамедов Г.Э., Ламберов А.А., Гильмуллин Р.Р., Нестеров О.Н. // Катализ в промышленности. 2009. № 6. С.48—60.Dai Q., Bai Sh., Wang X., Lu G. // Appl. Catal. B: Environmental. 2013. V. 129. P. 580— 588.Dai Q., Bai Sh., Wang X., Lu G. // Appl. Catal. B: Environmental. 2013. V. 129. P. 580— 588.Аснин Л.Д., Федоров А.А., Чекрышкин Ю.С. // Изв. АН. Сер. хим. 2001. № 1. С. 65—69.Аснин Л.Д., Федоров А.А., Чекрышкин Ю.С. // Изв. АН. Сер. хим. 2001. № 1. С. 65—69.Лебедева И.И., Кисельков Д.М., Вальцифер В.А. // Бутлеровские сообщения. 2015. Т. 41. № 2. С. 147—154.Лебедева И.И., Кисельков Д.М., Вальцифер В.А. // Бутлеровские сообщения. 2015. Т. 41. № 2. С. 147—154.Selvam P., Bhatia S.K., Sonwane C.G. // Ind. Eng. Chem. Res. 2001. V. 40. P. 3237.Selvam P., Bhatia S.K., Sonwane C.G. // Ind. Eng. Chem. Res. 2001. V. 40. P. 3237.Mori K., Inomata M., Miyamoto A. and Murakami Y. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. Pt. I. 1984. V. 80. № 10. P. 2655-2668.Mori K., Inomata M., Miyamoto A. and Murakami Y. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. Pt. I. 1984. V. 80. № 10. P. 2655-2668.Киперман С.Л. Основы химической кинетики в гетерогенном катализе. М.: Химия, 1979. 352 с.Киперман С.Л. Основы химической кинетики в гетерогенном катализе. М.: Химия, 1979. 352 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.