Kai 7 klasės titano kaitinimo strypas veikiamas 0,2 % vandenilio peroksido tirpalu 60 laipsnių temperatūroje, kaip pasikeičia katalizinio H₂O₂ skilimo greitis, kai paladžio paviršius pasidengia deguonies burbuliukais?

7 klasės titane yra 0,12-0,25% paladžio, efektyvaus vandenilio peroksido skaidymo katalizatoriaus: 2H2O2 → 2H2O + O2. 60 laipsnių temperatūroje pradinis skilimo greitis yra greitas, todėl susidaro deguonies burbuliukai, kurie prisitvirtina prie paladžio turtingo paviršiaus. Burbulai kaupiasi ir užkemša aktyvias katalizines vietas, todėl per 24 valandas sumažėja skilimo greitis 50–80%. Deguonies burbuliukai pasyvina paladžio paviršių ir šis pasyvavimas grįžtamas plaunant. Tai svarbu tais atvejais, kai reikia išsaugoti vandenilio peroksidą arba kai deguonies išsiskyrimas gali sukelti problemų šiame procese.

Paladžio{0}}katalizuoto skilimo ir burbulų pasyvavimo mechanizmas

Vandenilio peroksido skilimas ant paladžio paviršių vyksta radikalaus proceso metu. Reakcijos metu susidaro deguonies dujos, kurios paviršiuje susidaro burbuliukų pavidalu. Iš pradžių maži burbuliukai lengvai atsiskiria. Vykstant reakcijai, deguonies persotinimas didėja, o burbuliukai tampa didesni ir lipnesni. Prilipę burbuliukai fiziškai neleidžia H2O2 pasiekti paladžio paviršių, todėl sumažėja reakcijos greitis. Burbulo dangos plotas laikui bėgant didėja pagal Langmuir adsorbcijos izotermą. Galimas iki 80–90% paviršiaus padengimas.

Kiekybinio skilimo greičio priklausomybė nuo laiko

Kontroliuojamas bandymas 60 laipsnių temperatūroje 0,2 % H₂O₂ su 7 laipsnio titanu parodė tokius deguonies išsiskyrimo greičius laikui bėgant. O2 išsiskyrimo greitis po 0,5 h yra 2-5 ml cm-2 h-1, o santykinis katalizinis aktyvumas yra 100%. Greitis yra 1,5–3 ml/cm2 h po 2 val., aktyvumas – 70 %. Greitis buvo 1–2 ml/cm2 h po 6 valandų, o aktyvumas – 50%. Greitis 0,5–1,5 mL/cm2.h, aktyvumas 30 % po 12 val. Po 24 valandų greitis yra 0,3–1 mL/cm²·h, aktyvumas 20 %. Po 48 valandų greitis yra 0,2–0,8 ml/cm²·h, o aktyvumas – 15%. Po 100 valandų greitis susilygina iki 0,1–0,5 mL/cm²·h, o aktyvumas – iki 10 %.

H 2 O 2 koncentracijos ir temperatūros poveikis išjungimui

Dezaktyvavimo greitis priklauso nuo temperatūros ir H2O2 koncentracijos. Pradinis greitis yra 1–3 ml/cm²·h esant 0,1 % H₂O₂ ir 60 laipsnių, greitis po 24 val. – 0,2–0,6 mL/cm²·h, o dezaktyvavimo koeficientas – 5. Esant 0,2 % H₂O₂ ir 60 laipsnių, pradinis greitis yra 2–4–5 mL/h. 0,3–1 mL/cm²·h, o dezaktyvavimo koeficientas yra 5. Pradinė norma 0,5% H.sub.2 O.sub.2, 60.laipsniai. C. 5-10 mL/cm.sup.2 .daugiataškis. val.; greitis per 24 valandas 0,8–2 mL/cm.sup.2 .daugtaškis. val.; faktorius 5. Pradinis greitis yra 1–2 ml/cm2 .h; 24 valandų greitis yra 0,2–0,5 ml/cm2 .h, o koeficientas yra 5 esant 0,2 % H2O2 ir 40 laipsnių. Pradinis greitis yra 5–10 mL/cm2·h esant 0,2 % H2O2 ir 80 laipsnių, 24 valandų greitis yra 1–2 mL/cm2·h, koeficientas yra 5. Nuolatinis 5 × dezaktyvavimo koeficientas reiškia, kad burbuliukų danga yra pagrindinis mechanizmas.

Katalizinio aktyvumo H2O2 tirpaluose valdymo vadovas

Žemiau esančioje lentelėje pateikiami pasiūlymai, kaip valdyti 7 laipsnio titano šildytuvus vandenilio peroksido tirpaluose, atsižvelgiant į reikiamą H2O2 stabilumo lygį.

Tikslinis H 2 O 2 stabilumas Rekomenduojamas veiksmas Numatomas katalizinis aktyvumas po 24 valandų Pastabos
Didelis (minimizuoti skilimą... 2 laipsnis (be paladžio) 0% (be Pd katalizatoriaus) Nėra katalizinio skilimo
Vidutinis (tam tikras skaidymasis gerai) 7 klasė – priimtas natūralus išjungimas 20 % Programų, išskyrus daugumą
Didelis aktyvumas periodiškai nuvalykite arba nuplaukite šildytuvo paviršių. Grąžina 100% Reikalinga prieiga prie šildytuvo
Didelis aktyvumas, nuolatinis Pridėti fosforo rūgšties stabilizatorių (0,1%) 50% (slopinamas) Sumažina skilimą 50%
Itin stabilus PTFE dengtas šildytuvas 0% Nėra metalo kontakto su H2O2 inžinerija, be katalizinio deaktyvavimo

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) didėja skilimas. Pridėjus 0,1% fosforo rūgšties arba natrio stanato, katalizinis skilimas sumažėja 50%. 7 laipsnį galima vėl suaktyvinti mechaniniu valymu arba ultragarsu.

Išmanioji specifikacija

Ir jei norite 0,2% vandenilio peroksido tirpalo 60 laipsnių temperatūroje ir norite, kad H2O2 būtų stabilus, nurodykite 2, o ne 7 laipsnio titaną. Jei jau yra 7 laipsnio ir skilimo problema yra, įpilkite 0,1% fosforo rūgšties kaip stabilizatoriaus arba pakeiskite 2 laipsnio šildytuvą. Jei reikalingas H₂O2 skaidymas, pavyzdžiui, apdorojant atliekas, pasirenkama 7 klasė. Norėdami periodiškai gauti didelį katalizinį aktyvumą, naudokite 7 laipsnio šildytuvą su valymo mechanizmu, kad pašalintumėte deguonies burbuliukus. Inžinierius, kuris supranta, kaip deguonies burbuliukai deaktyvuoja paladžio katalizatorių, parenka tinkamą titano rūšį H2O2 priežiūrai.