Hóa học - Chương 3: Xúc tác trong công nghệ hóa học

Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 3.1 Khái niệm về xúc tác - Xúc tác có cơ chế rất phức tạp - Xúc tác thay thế phản ứng chậm - A + B = R - Bằng 2 hay nhiều phản ứng khác - A + K = AK - AK + B = R + K - Hoặc AK + B = ABK = R + K 3.2 Đặc điểm của chất xúc tác + Họat độ là độ làm nhanh phản ứng - A= k’/k =e(E-E’)/RT - E năng lượng hoạt hóa của phản ứng không xúc tác - E’ năng lượng hoạt hóa của phản ứng có xúc tác - k hằng số tốc độ phản ứng không xúc tác - k’ hằng số tốc độ phản ứng có xúc tác Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 3.2 Tính chọn lọc + Xúc tác chỉ tác dụng cho môt số phản ứng hay một số loại phản ứng mà thôi + Tính ngộ độc làm mất một phần hoặc hòan toàn họat tính xúc tác: -Tác dụng hóa học với xúc tác - Hấp phụ lên trung tâm họat tính - Kết tinh lên bề mặt xúc tác - Xúc tác bị phá hủy về mặt cơ học, nhiệt độ Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 3.3 Xúc tác đồng thể và dị thể - Xúc tác đồng thể là các chất tham gia phản ứng và chất xúc tác cùng một pha: tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc vào nồng độ các chất tham gia phản ứng và nồng độ chất xúc tác. - Xúc tác dị thể: tác dụng xúc tác trên các trung tâm phản ứng, quá trình gồm các giai đọan: Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC a. Khuyếch tán các chất tham gia phản ứng đến bề mặt xúc tác b. Khuyếch tán các chất tham gia phản ứng vào các lỗ của hạt xúc tác c. Hấp phụ họat tính. d. Bố trí lại các nguyên tử để tạo thành các hợp chất bề mặt e. Phân hủy phức chất g. Nhả sản phẩm ra khỏi bề mặt h. Khuyếch tán sản phẩm ra khỏi lỗ i. Khuyếch tán sản phẩm ra ngoài Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC + Động học quá trình xúc tác dị thể - a,i chậm người ta khuấy trộn - b, g chậm người ta tăng đường kính lỗ - c,d,e chậm người ta tăng nhiệt độ 3.4 Thành phần và yêu cầu của chất xúc tác rắn + Thành phần của chất xúc tác bao gồm: chất xúc tác, chất nền và chất hoạt hóa + Yêu cầu của chất xúc tác phải có tính chọn lọc, hoạt độ, độ bền với chất độc, tính chất vật lý cần thiết, dễ kiếm và rẻ tiền Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 3.5 Các phương pháp chính để sản xuất khối xúc tác 1. Có thể dùng khóang thiên nhiên hay hỗn hợp chúng 2. Làm lươi bằng chất xúc tác 3. Ép các bột hay ép xúc tác trộn với chất họat hóa, chất nền có chất kết dính 4. Tẩm chất xúc tác lên chất nền xốp 5. Kết tủamuối hoặc hydroxí trên nền hoặc không nền Chương 3 : XÚC TÁC TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 6. Nấu chẩy nhiều chất, sau đó hòa tan một hoặc nhiều chất, phần còn lại làm cốt xúc tác 7. Xúc tác men, cố định xúc tác men trên các nền rắn bằng các liên kết hóa học, vật lýhay biện pháp cơ học