Когато титанов топлинен прът от степен 7 е изложен на 0,2% разтвор на водороден пероксид при 60 градуса, как се променя скоростта на каталитично разлагане на H₂O₂, когато повърхността на паладия се покрива с кислородни мехурчета?

Титанът от степен 7 съдържа 0,12-0,25% паладий, ефективен катализатор за разлагането на водороден пероксид: 2H2O2 → 2H2O + O2. При 60 градуса първоначалната скорост на разлагане е бърза, образувайки кислородни мехурчета, които се прикрепят към богатата на паладий повърхност. Мехурчетата се натрупват и запушват активните каталитични места и по този начин намаляват скоростта на разпадане с 50-80% за 24 часа. Кислородните мехурчета пасивират повърхността на паладия и това пасивиране е обратимо чрез измиване. Това е важно в ситуации, когато трябва да се запази водородният прекис или когато отделянето на кислород може да причини проблеми в процеса.

Паладиево-катализирано разлагане и механизъм за пасивиране на мехурчета

Разграждането на водороден пероксид върху паладиеви повърхности става чрез радикален процес. Реакцията произвежда кислороден газ, който се образува като мехурчета на повърхността. Първоначално малките мехурчета се отделят лесно. С протичането на реакцията свръхнасищането с кислород се увеличава и мехурчетата стават по-големи и по-лепкави. Залепващите мехурчета физически пречат на H2O2 да достигне повърхността на паладия, като по този начин намалява скоростта на реакцията. Площта, покриваща мехурчетата, се увеличава с времето съгласно адсорбционната изотерма на Langmuir. Възможно е покритие до 80–90% от повърхността.

Времева зависимост на количествената скорост на разлагане

Контролираните тестове при 60 градуса в 0,2% H₂O₂ върху титан клас 7 показаха следните скорости на отделяне на кислород във времето. Скоростта на отделяне на O2 при 0,5 часа е 2-5 mL cm-2 h-1 и относителната каталитична активност е 100%. Скоростта е 1,5–3 mL/cm2 h на 2 h и активността е 70 %. Скоростта е 1–2 mL/cm^2 h на 6 часа и активността е 50%. Скорост 0,5–1,5 mL/cm2.h, активност 30% на 12 часа. След 24 часа скоростта е 0,3–1 mL/cm²·h и активността е 20%. След 48 часа скоростта е 0,2–0,8 mL/cm²·h и активността е 15%. След 100 часа скоростта се изравнява до 0,1–0,5 mL/cm²·h, а активността до 10%.

Влияние на концентрацията и температурата на H 2 O 2 върху дезактивацията

Скоростта на деактивиране е функция на температурата и концентрацията на H2O2. Първоначалната скорост е 1–3 mL/cm²·h при 0,1% H₂O₂ и 60 градуса, скоростта след 24 часа е 0,2–0,6 mL/cm²·h и факторът на деактивиране е 5. При 0,2% H₂O₂ и 60 градуса началната скорост е 2–5 mL/cm²·h, 24-часовата скорост е 0,3–1 mL/cm²·h и коефициентът на дезактивиране е 5. Първоначална скорост 0,5% H2O2, 60°. C. 5-10 mL/cm.sup.2 .многоточие. hr; скорост за 24 часа 0,8-2 mL/cm.sup.2 .многоточков. hr; фактор 5. Началната скорост е 1–2 mL/cm2 .h; 24-часовата скорост е 0,2–0,5 mL/cm2 .h и факторът е 5 при 0,2% H2O2 и 40 градуса. Първоначалната скорост е 5–10 mL/cm2·h при 0,2% H2O2 и 80 градуса, 24-часовата скорост е 1–2 mL/cm2·h, коефициентът е 5. Постоянният фактор на деактивиране 5× предполага, че покриването на мехурчета е основният механизъм.

Ръководство за контролиране на каталитичната активност в H₂O₂ разтвори

Таблицата по-долу предоставя предложения за управление на титаниеви нагреватели степен 7 в разтвори на водороден пероксид въз основа на необходимото ниво на стабилност на H2O2.

Целева стабилност на H 2 O 2 Препоръчително действие Очаквана каталитична активност след 24 часа Бележки
Висок (минимизиране на разлагането...Клас 2 (без паладий) 0% (без Pd катализатор) Без каталитично разграждане
Умерено (известно разлагане е наред) Степен 7 – естествено дезактивиране се приема 20% Приложения, с изключение на повечето
Висока активност периодично Избършете или промийте повърхността на нагревателя Връща се на 100% Необходим е достъп до нагревателя
Висока активност, продължаваща Добавете стабилизатор на фосфорна киселина (0,1%) 50% (инхибиран) Намалява разлагането с 50%
Изключително стабилен нагревател с покритие от PTFE 0% Без метален контакт с H2O2 Инженерство Отвъд каталитичното дезактивиране

It is a vital selection of titanium grade. Grade 2 does not accelerate breakdown of H_2O_2 and does not include palladium, and is the preferred grade when H_2O_2 stability is required. Grade 7 should not be used in H2O2 unless catalytic activity is necessary (e.g. for H2O2 destruction). The overall rate of decomposition depends on the surface area of the heater. The bigger the heater, the more oxygen bubbles it produces. Decomposition is affected by the pH of the solution; at acidic pH (3–5) H₂O₂ is stabilized, while at alkaline pH (>8) разлагането се увеличава. Добавянето на 0,1% фосфорна киселина или натриев станат намалява каталитичното разграждане с 50%. Степен 7 може да се активира повторно чрез механично избърсване или ултразвуково почистване.

Интелигентна спецификация

И ако искате 0,2% разтвор на водороден пероксид при 60 градуса и искате H2O2 да е стабилен, тогава посочете степен 2, а не степен 7 титан. Ако степен 7 вече е налице и разлагането е проблем, добавете 0,1% фосфорна киселина като стабилизатор или заменете нагревателя степен 2. Ако се изисква разграждане на H₂O₂, например при третиране на отпадъци, се избира степен 7. За да получите периодична висока каталитична активност, използвайте нагревател степен 7 с почистващ механизъм за отстраняване на кислородни мехурчета. Инженерът, който разбира как кислородните мехурчета дезактивират паладиевия катализатор, избира правилния клас титан за работа с H₂O₂.