УМКД

Гетерогенді катализ реакцияларының сатылары

ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

«Өнеркәсіптік катализ» пәні

5В072100- «Органикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандығы үшін

ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР

Семей
2013

Мазмұны

|1 |Дәрістер |3 |
|2 |Практикалық сабақтар |29 |
|3 |Зертханалық сабақтар |30 |
|4 |Студенттердің өздік жұмысы |38 |

1. ДӘРІСТЕР:
Қысқаша конспект.
Кіріспе. Катализ теориялары.
1.Катализге кіріспе.
2.Катализатор бетіне адсорбциялау
3.Катализатор теориялары.
Ι.Катализ деп – реакцияның брутто (қосынды) теңдеуіне кірмейтін
компоненттің қатысуы арқылы реакция жылдамдығын арттыруды айтады. Бұл
компонент катализатор деп аталады және оның мөлшері реакция соңында іс
жүзінде өзгермейді. Катализдің 3 түрі болады.
1. Гетерогенді (гетеро-әр түрлі) – катализатор реагенттер мен өнімге
қарағанда бөлек фазада болады.

2. Гомогенді (бірге) – катализатор, өнімдер, реагенттер бір фазада
болады. Катализатордың тиімділігін, жарамдылығын келесі параметрлер
анықтайды:

Активтілігі – уақыт бірлігі ішінде катализатор массасының бірлігінде
өзгеріске ұшырайтын субстраттың немесе алынатын мақсатты өнімнің мөлшері.
Меншікті активтілік – катализатор бетінің бірлігіне шағылған активтілік
Талғамдылық – алынған мақсатты өнім мөлшерінің оның теориялық мүмкін
мөлшеріне қатынасы.
Тұрақтылық – катализатор қызметінің уақыты.
Беріктілігі (немесе механикалық беріктілігі) – үйкеліске ұнтақтауға қарсы
механикалық беріктікті корсететін технологиялық параметр.
Химиялық реакция жылдамдығы мына формуламен анықталады:
υ=A*e-E/RT*f`(с)
(1)
А-экспонента алдындағы көбейткіш.
Е-активтену энергиясы
R-универсал газ тұрақтысы
t-абсолютті температура.
f`(с)-жылдамдықтың концентрацияға тәуелділігін көрсететін функция.
Активті молекулалардың әрекеттесу мүмкіндігін сипаттайды:
А=A0*e^S/R
(2)
A0 – молекула аралық соқтығысу жиілігі.
e^S/R – реакцияның жүру мүмкіндігін сипаттайды. Энтропиялық табиғаты
болады.
Реакция жылдамдығы артуы активтену энергиясының кемуімен Е↓ және ^S↑
энтропия өзгерісінің артуы арқылы жүреді. Е-нің төмендеуі реакция жолының
өзгеріп, аралық қосылыс түзіру арқылы жүреді. ^S-тің артуы А шамасын 107-
1012 есе арттырады, тіпті егер Е↑ артса да.
ΙΙ. Катализатор бетінде адсобциялану. Катализ алдында адсорбция жүреді,
яғни реагент молекулалары катализатор бетіне қонады. Егер адсорбат
(сіңіріліп жатқан молекула) катализатормен яғни адсорбентпен коваленттік
немесе кординациялық байланыспен әрекеттессе мұндай адсорбция – хемосорбция
деп аталады. Нәтижесінде түзілген қосылыс - хемосорбциялық комплекс деп
аталады. Хемосорбцияланған молекуланың реакцияға түсу қабілеті осы байланыс
беріктігіне және хемосорбциялық комплекстің құрлысына байланысты. Үш жағдай
болуы мүмкін.
1. Молекулалар әлсіз адсорбцияланады, оңай десорбцияланады, яғни өз
құрылысын сақтап реагентпен реакцияға түспейді.

2. Молекула өте берік адсорбцияланады, сондықтан десорбциялана алмайды,
сол себептен реакцияға түсе алмайды. Бұл жағдай қайтымсыз хемосорбция
деп аталады.

3. Молекула орташа адсорбциялайды, химиялық реакция түседі бұл – қайтымды
хемосорбция деп аталады.

Хемосорбциялық байланыс күші келесі факторларға тәуелді.
а) катализатордың химиялық табиғатына
б) беттік атомдардың координациялық қанықпағандығына
в) молекулалардың беттік атомдарынакеңістіктік бағыну
г)адсорбцияланған молекулалардың диссоцияциялану дәрежесі
Ең берік байланысты координациялық қанықпаған атомдар кристалдың
сатысындашығыңқы жерлерінде немесе дефектілерінде орналасқан. Адсорбцияның
3 формасы болады:
1. Терминальді немесе сызықты адсорбция – молекула катализатордың бір
атомымен байланысады.

2. Көпіршелі адсорбция – бір молекула екі атоммен байланысады.

3. Көп орталы адсорбция – молекула 3,4,5 атомдармен байланысады.

Катализдік реакция жылдамдығы адсорбцияланған субстрат мөлшеріне тура
пропортционал болады. Адсорбцияланған зат мөлшерінің температураға және
адсорбцияға тәуелділігін адсорбция изотермасы көрсетеді. Ең қарапайым
изотерма – Ленглюр изотермасы. Лэнглюр изотермасы келесі постулаттарға
негізделген
1. Адсорбция моноқабатпен шектеледі.

2. Қабатты заттың беті энергиялық біртекті

3. Адсорбцияланған молекула өзара әрекеттеспейді

4. Адсорбция кезінде беттің сапасы, қасиеті өзгермейд

ΙΙΙ. Катализ теориялары.
а) Д.И.Менделеев аралық қосылыстар теориясы (1866ж) катализатор бетінде
молкеулалар реакцияға қабілетті күйге ауысады. Катализатор реагенттің
біреуімен аралық комплекс түзеді, бұл реагент активтеледі, бұл реакцияның
жүруі жеңілдейді. Мысалы, аралық сорбциялық қосылыстар: Ni-H. Pd-H. Pt-O2
сонымен, катализатор бір немесе бірнеше реагентке физикалық немесе химиялық
тартқыштығы болады.
б) Тейлордің активтігі орталықтар теориясы. Металл бетіндегі атомдар
энергияның біркелкі емес олар әртүрліваленттік қаныққан, кейбір атомдар
толық валентті қаныққан олар кристалдық тордың қалыпты элементтері болып
табылады. Ал басқа атомдар кристалдық тормен толық байланысқан. Олардың
бірнеше қанықпаған байланыстылығы. Валеттен қанығуы ең төмен болатын
атомдар ең жоғары катализдік активтілік көрсетеді, оларда активті
орталықтар деп атайды.
в) А.А.Баландин (1927ж) – мульти теориясы.
1. Адсорбциялық және катализдік активтік орталықтар түсініктері бірдей
емес.
2. Молекула бірнеше бөлігімен бірнеше адсорбциялық центрге қона алады
нәтижесінде молекуладағы байланыстар әлсіреп, қайта таралады.
3. Катализдік активті центр бірнеше адсорбциялық активті орталықтан тұрады,
соңғылары молекуладағы атомдар орналасучна геометриялық үйлесімді болу
керек. Сонымен активті орталықтар мен реагент молекула арасында
геометриялық үйлесімділік болу керек. Бір катализдік орталыққа 2,4,6 немесе
одан да көп адсорбциялық орталықтар кіреді. Оларды дублет, квадрублет,
секстет, мультиплет,деп атайды. Мысалы, этил спиртінің мыс катализаторында
дегідрленуі дублетте жүреді.
С2Н5ОНСи→С2Н4О+Н2
басқа катализаторда активті орталықтардың ара қашықтығы басқа болады да
дегидротация жүреді.
С2Н5Al2O3→ С2Н4+Н2О
г) Н.И.Кобозев активті ансамльдер теориясы (1939ж)
1. Катализдің активті болатын атомдардың кристалға дейінгі фаза болады, ал
кристалдың фаза немесе тасымалдағыш беті инертті болып қалады.
2. Тасымалдағыш беті бірнеше ұяшықтан тұрады, оларды бір-бірінен энергиялық
және геометриялық кедергімен бөлінеді. Бұл кедергі арқылы қалдырылған
атомдар өте алмайды.
3.Әрбір процесс үшін активті орталық бірнеше катализатор атоидарынан
тұратын ансамбль болады.Сонымен, бұл теория қондырылған катализаторларға
қатысты, яғни металл атомы бойы, құрылысы бар кристал бетіне қалдырылады.
Гетерогенді катализ.
1) Гетерогенді катализдің сатылары

2) Металдармен катализдеу

3) Жартылай өткізгіштермен катализдеу

4) Күрделі катализаторлар және катализдік жүйелер

1) Қатты беттегі катализ элементарлық сатылардан тұрады:

1. Реагенттердің ағыннан катализатор бетіне эффективті сыртқы диффузиясы:
Дэ= Д + Дт
Дэ- эффективті диффузия коэффициенті;
Д- молекулярлық диффузия коэффициент
Дт- турбулентті диффузия коэфициенті ( өндірістік аппататтарда осы диффузия
түрі басым)
Катализатор түйінінің кеуектеріндегі эффективті ішкі диффузия.

Бір немесе бірнеше реагенттің катализатор бетіне химиялық немесе активті
адсорбцияланып, беттік қосылыстың түзілуі.

Атомдардың қайта топтасып (өнім химиялық) катализатор беттік қосылыстың
түзуі

Катализ өнімінің десорбциясы (активті) орталықтың регенерациясы.

Катализатор түйірі кезектерінің ішіндегі өнімнің диффузиясы.

Өнімнің катализатор бетінен ағынға қарай сыртқы диффузиясы.

Әрбір сатының активтену энергиясы катализаторсыз жүретін гомогенді
реакцияның активтену энергиясынан төмен болу керек. Реакцияның жалпы
жылдамдығы жеке сатылардың салыстырмалы жылдамдығы мен анықталады немесе
ең баяу сатының жылдамдығы мен анықталады.
2) Металдармен катализдеу көптеген реакцияларды ауыспалы металдарды
катализдей алады. Көпшілік жағдайда реагент молекуласы диссоцациясына
адсорбциялану қажет болады. Мысалы, гидрлеу реакциясында: Н2 дисс-у
тотығуда, О2 диссоц-у, NH3 синтезі N2 диссоц-у. Реакциялардың аралық
сатысын 2 немесе көп нүктелі хемосорбциялық комплекстің түзілуін
қарастырылыды. Мыс: этанның гидрогенолезі (дегидрлеу)

Баландидің энергиялық үйлесімділік принципі ауыспалы металдарды
катализатордың қасиеті бойынша былайша жіктеуге болады.

|Ti |V |Cr |Mn |Fe |Co |Ni |Cu |
|Zr |Nb |Mo |Te |Ru |Rh |Pd |Ag |
|Hf |Ta |W |Re |Os |Ir |Pt |Au |

А тобы – көптеген органикалық молекулаларды Со, N2-ні диссоциативті күшті
адсорбциялайды, берік байланыстырады. Десорбция өте баяу жүреді. Сондықтан
бұл металдар нашар катализатор лар.

Б тобы - Со, N2 диссоц-ті адсорбциялайды, бұлар Фишер – Тропи және аммиякты
синтездеудегі реакцияның тиімді катализатор.

С тобы- көмірсутектң скелеттері реак-рдың және гидрлеу реакцияларын
катализдейді:

Д тобы – С-С немесе одан да берік байланыстырады үзе алмайтын
катализатор. Күміс - этиленді эпоксидтеу және метанолды тотықтандыру
реакциясының катализаторы. Алтын – гидрлеудің әлсіз катализаторы. Бұл
шартты жіктеу. Себебі катализдік қасиет реагенттер табиғатына; реакцияның
жүргізу жағдайына, катализаторды дайындау жолына және дисперстігіне
байланысты.

3) Жартылай өткізгіштерде валентті қабат электрондары бір атомнан 2-шіге
өте алады, яғни орталық болып келеді , жеке атомдардың электрондардың
деңгейлері жойылып зоналар түзеді. 2 түрлі зона болады:

- Валенттік зона

- Өткізгіштік зона

Олардың арасында энергетикалық саңылау немесе келісілмеген зона, егер ол
саңылау жіңішке болса, электрондар валенттік зонадан өткізгіштік зонаға
өтеді. Сонда өткізгіштік жартылай толады, ал валенттік зонада вакансиялар
(тесіктер) пайда болады.
Ферми деңгейі 2 зонаның ортасында орналасады, ал абсолютті температура
0-да сол келісілмеген зонаның дәл ортасында болады және бұл кезде өткізгіш
зонада электрондар болмайды. 2 түрлі жартылай өткізгіштер :
1) n – жартылай өткізгіш, электрондық өткізгіштер;

2) р- жартылай өтк-р , тесіктік өтк-р.

Осы тесіктіктік өткізгіш арқылы субстрант хемосорбцияланған кезде оның
электрондары катализатордың энергетикалық зонасына ауысады, яғни донорлық
хемосорб-я жүреді. n – жартылай өткізгіштерде акцепторлық хемосорб-я
кезінде субстрат катализатор электрондарын өзіне қаратады. Нәтижесінде
субстрат пен катализаторлар арасында деактивті немесе акцепторлар
арасындағы байланыстар жүреді. Бұл байланыстар катализатордың
деффектілерінде, яғни тесіктер мен артық электрондар бар жерде түзіледі.
Мұндай деффектілерді квазиеркін радикалдар деп атауға болады.

Жартылай өткізгіштердің әртүрлі катализдік әсерін арендердің тотығу
реакцияда байқауға болады.

А) V2O5 ,МоО3 сияқты n –өткізгіштерде бензол мен нафталейн тотығып,
малейн және фталь ангидриттерін түзеді.

CuO2 Cu2О сияқты жарт-й өткізгіштерде осы реакциялар басқа механизммен
жүреді. Бұлар толық тотығады . бірақ аралық қосылыс ретінде фенолдар
түзеді. Реакция бірдей катализатор қолданады. Себебі, әрекеттесу механизмі
әр түрлі.

3) Өнекәсіптік катализаторлар көп компонентті , кейде көп фазалы болады.
Күрделі катализаторды келесі әдістермен алады:

1. Катализатор активтілігін арттыратын промоторлар қосу арқылы( қосымша
зат) промоторлар аз мөлшерде 0,1-5 % дейін қосылады. Бірақ
активтілікті көп арттырады. Бұлардың әсерінің механизмі әртүрлі.
Мысалы, жартылай өткіз-рде промотор жаңа энергетикалық деңгейлер
түзеді. Кейбір промоторлар катализаторлардың кристалдық торын
өзгертеді.

2. Бірнеше компонентті аралыстырып жаңа қосылыс немесе қатты ерітінді
немесе көп фазалы жүйе түзу арқылы. Мысалы, аралас катализаторлар Ғе-
Cr-K араласт немесе CuO-ZnO-Al2 O3 механикалық араластыру арқылы.
Көп фазалы катализаторға мысал: Pt/γ –Al2 O 3 немесе Pt/ η- Al2 O
3,

3. Тасымалдағыш қолдану арқылы бұның нәтижесі а) кt-рдың бағасы төмен ;
б) тасымалдағыштың арқасында активті компоненттің беті тұрақтанады.
Тасымалдағыш инертті т-ш жоқ қоспалар. Сондықтан мұндай kt-рды көп
фазалы kt-рдан ажырату қиын.

4. kt-рды модификациялау арқылы.2 түрлі мод-р болады. : а) фазалық
модификациялар kt-рдың активті фазасын тұрақтандырады Мыс, Сr2 O3
қоссақ металдар СuO→Cu kt-рдың мысқа шейін т-с нуын тежейді. б)
құрылымдық модефикациялар kt-рдың қолайлы құрылымын тұрақтандырады.
Мысалы. Ғе катализатор 1 % , Al2 O 3 қоссақ, онда Ғе-ң беті 0,5-10
м2 дейін артады және жоғары температура әсерінен бет кішіреймейді.

5. Kt- дік жүйелерді түзу арқылы әртүрлі kt-рды араластырыру арқылы
алынады . Мысалы, Al2 O 3 -пен силикогельдің механикалық қоспасы
этилен оксидінің изомерлену реак-да жоғары активтілік көрсетеді, ал
жеке-жеке бұлардың активтілігі төмен болады. Мысалы. Перидиндердің су
буының әсерінен деалкилденуі:

Гомогенді катализ заңдылықтары.
1. Гомогенді катализдің аралық сатылары.
2. Гомогенді катализ реакцияларының кинетикасын есептеу.
3. Сутек пероксидінің ыдырауы.
4. Қышқылдық-негіздік катализ.
Гомогенді катализ-реагенттердің біреуі катализатормен аралық қосылыс түзе
алады. Кейде осы қосылыс түзілуін тәжірибе жүзінде көруге болады. Мысалы:
HI
Н3РО3+К2S2O8+H2O = Н3РО4+ H2SO4+ K2SO4
I К2S2O8+ HI = I2+H2SO4+ K2SO4
HI-- катализатор
I2---қоңыр түсті, аралық қосылыс
II Н3РО4+H2O+ I2= 2HI+ Н3РО4
Регенерация
Жылдамдықтың артуы активтену энергиясының Еакт кемуі арқылы жүреді.
А+В=АВ#=С+…
өнім
К-катализаторының қатысындағы реакция схемасы.
1) А+К↔АК аралық қосылыс
2) АК+В↔( АВ#)К активтелген комплекс
3) ( АВ#)К↔К+С+... өнімнің түзілуі және катализатор регенерациясы
Осының энергиялық диаграммасы.

[pic]
Егер екінші саты экзотермиялық болса яғни Н<0 болса онда Е=Еkt-сыз+Еkt-
мен. Активті катализатор пайдалансақ онда Е ~ 40кДж/моль сонда 300К-де
реакция жылдамдығы 2,5*108 есе артады. Ал егер екінші саты эндотермиялық
болса жылдамдық кемиді, онда кері катализ болады.
Реакция жылдамдығын анықтайтын теңдеуді қорытып шығаруға болады. Реакция
жылдамдығы активтелген комплекстің өнімдерге ыдырау сатысы яғни үшінші саты
жылдамдығымен анықталады:
dC/dT=k1[( АВ#)К] (1)
Активтелген комплекстің яғни екінші сатының жылдамдығы:
d[ АВ#]K/dt =k3[АК]*[В]-k4[( АВ#)К]=0 (2)
[ АВ#К]=k3/k4[АК]*[В] (3)
АК аралық қосылысының түзілу сатысы яғни бірінші саты қайтымды болғандықтан
dAK/dt = k[А][K] –k2[АК]-k3[АК][B]=0 (4)
(4)-ші теңдеуден АК-ны табамыз:
[AK] = k1[А][K] / k2+k3[B] (5)
(5)және (3) теңдеуді (1)теңдеуге қойсақ:
dC/dt= k1*k3[А][B][K] / k2+k3[B] (6)
яғни реакция жылдамдығы катализатор концентрациясына тура пропорциянал,
мұны тәжірибеде де дәлелдейді. Егер k2 >> k3 болса,онда:
dC/dt = k1*k3[А][B][K] / k2 (7)
яғни, жылдамдық әрекеттесуші заттардың және катализатордың концентрациясына
тура пропорциянал. Мұндай жағдайда аралық қосылысты «Аррениустың аралық
заты» деп атайды.
Керісінше k2 << k3 болса онда реакция жылдамдығы катализатормен
әрекеттесетін реагенттердің яғни [А] затының концентрациясына тура
пропорциянал болады:
dC/dt = k1[А][K] (8)
бұл жағдайда аралық затты «Вант-Гоффтың аралық заты» деп атайды. Мысалы:
а) Тиосульфаттың сутек пероксидімен тотығуы. Катализатор НI.
[HI]
2S2O32-+H2O2+2H+ = S4O62-+2H2O берілген реакция үш сатыда жүреді:
I. H2O2+I-= IO-+ H2O IO---аралық қосылыс
II. I-+IO-= I2+H2O
III. I2+ S2O32- = S4O62-+ 2I-
өнім катализатор
IO--- Вант-Гоффтың аралық заты.
U=k1[H2O2][I]
б) Катализатор ретінде молибден қышқылын алсақ, реакция басқаша жүреді:
[H2МоО4]
S2O32-+4H2O2 = 2SO42-+2Н+ +3H2O
Бұл реакция екі сатыда жүреді:
I. MoO2-4+ 4H2O2------ MoO8+4H2O
II. MoO82-+ S2O32-+H2O------ 2SO32-+2Н+ + MoO2-4
аралық қос-с
өнім кат-р
MoO8- Аррениустың аралық заты
U== k1*k3[H2O2][ S2O32-][H2МоО4]] / k2
Сулы ерітіндіде H2O2 ыдырауы (каталазалық процесс-сулы ерітіндіде
H2O2 ыдырауы ) Мысал:Fe2+,Fe3+,Cr2O72-,VO42-, MoO42- осы реакция
мысалында Е.Н.Шпитальскии гомогенді катализдегі аралық қосылыстар
теориясын ұсынды.Қағидасы:
1. катализатор реагентпен тұрақсыз реакцияға қабілетті аралық қосылыс
түзеді
2. аралық қосылыс түзілуі біршама тез жүретін қайтымды процесс
3. тұрақсыз аралық қосылыс біршама баяу ыдырап өнім мен катализатор
түзеді
4. процестің жалпы жылдамдығы аралық қосылыс концентрациясына тура
пропорционал болады.
Кобузев пероксидінің катализдік ыдырау кезінде активті және активсіз
аралық комплекс түзетінін көрсеткен.
I. 2H2O2+К = К_______+ 2H2O
активті аралық комплекс
H2O2+К = К=O +H2O
активсіз аралық комплекс
II. kыдырайды
К_____ = К+О2 рекомбинация
Ыдыраудың Брутто теңдеуі:
2H2O2=2H2O+О2
Ерітіндіде жүретін көптеген реакциялар (этелификация-
спирт+қышқыл,күрделі эфирлер гидролизі, қант инверциясы) Н+,ОН- иондарын
катализдейді. Бұл қышқылдық немесе негіздік катализ деп аталады.
1884 жылы Оствальт мына ережені ұсынды: қышқылдың электр өрісі жоғарлаған
сайын,оның катализдік қабілеті артады.
Аррениус бұл ережені растап екі тұжырым ұсынды:
1. қышқылдарға аттас ионы жоқ нейтрал тұз қосса ол оның катализдік
қасиетін арттырады. Бұны ол тұздық эффект деп атаған.
2. қышқылға өз тұзын қосса (HCl+NaCl) қышқылдың катализдік қасиеті
кемімейді, тіпті кейде артады.
Қышқылдық-негіздік катализдің бірнеше түрі бар. Қышқылдық катализдің үш
түрі бар:
1.ерекше қышқылдық катализ-субстратты гидроксони ионы Н3О+
активациялайды.
2.жалпы қышқылдық катализ-субстратты кез-келген протон доноры
активациялайды.
3. электрофильді катализ- катализатор Льюис бойынша кез-келген затты
қышқыл деп санауға болады.
Негіздік катализдің үш түрі бар:
1. ерекше негіздік катализ- субстратты ОН- ионы активациялайды.
2. жалпы негіздік катализ- субстратты ОН- ионынан басқа кез-келген протон
акцепторы активациялайды.
3. нуклеофильді катализ- катализатор Льюис негізі(электрон доноры)
болады.

Гетерогенді катализдік реакциялардың макрокинетикасы.
1. Гетерогенді катализ реакцияларының сатылары.

2. Реакцияның журу аймактары

3. Катализатордың стационарлық қабатындағы ГКР.

4. Катализатордың қайнайтын қабатындағы ГКР.

Өнеркәсіптік гетерогенді катализ реакциялар катализаторы кеуекті
массадан дайындалған шарик, цилиндр немесе сақина тәрізді болады.
Жылжымайтын қабатта осы формаларды кез келгенін пайдалануға болады.
Олардың мөлшері 1,6-16мм дейін жетеді. Жылжымалы қабатта көбінесе
сфералық гранулалар диаметрі 1-3 мм пайдндағы жуғыны арасаланылады.
Қайнайтын қабатта диаметрі0,05-2 мм дейін сфералық гранулалар
пайдаланылады.Егер катлизатор сұйық фазаға суспензия болып еңгізілсе оның
диаметрі бір ммден кіші болуы керек. Кеуекті массаның еркін көлемі бұл
бүкіл гранула ішіндегі кеуектер жиынтығы. Кеуектер беті грануланың сыртқы
бетінен мың немесе млн. Есе артық болады.
Реагенттер алдымен грануланың сыртқы бетіне жеткізіледі, сосын
гранула ішіндегі активті бетке жеткізіледі. Реакция біткен соң өнімдер
активті беттен қайта шығуы керек. Сонда гранула сырты немесе ішінде
концентрация градинеті пайда болады.Егер реакция жылуды бөле немесе
сіңірсе, онда грануланың сыртықы бетімен реакциялық қоспа арасындағы жылу
алмасу журеді. Кейде катализатор сымнан жасалған тор тәрізді болады. Онда
катализаторды сол инертті материал бетіне жағып қояды бұл жағдайда масса
және жылу тасымалдаушы сұйықтың жұқа қабыршасында журеді. Сонымен ГКР
екі сатыдан тұрады:
1. Жылу және масса тасымалдау.

2. Химиялық реакция.

Макрокинетика осы екі сатының өзара әсерін олардың катализатор
өнімділігіне, талғамдылығына улесін қарастырады.
Реакцияның журу аймақтары. Температура артқан сайын катализатор
грануласында реакцияның жылдамдығының өзгерісін қарастырайық. Сонда
реакцияның журуінің үш аймағы болады.
А - кинетикалық аймақ, төмен температурада жылдамдық өте төмен.
Концентрация градинеті аз, сондықтан диффузиялық ағын бұл аймақта шынайы
кинетикаға байланысты болады.
В - ішкі диффузиялық аймақ, температура артқан сайын диффузияның
жылдамдығы баяу артады., ал шынайы жылдамдық константасы экспаненсалді
артады.Сондықтан жалпы потенциалдың диффузиялық улесі артады да, ал
реакцияға жұмсалатын бөлігі кемиді. Тиімділік коэфиценті:
С - сыртқы диффузиялық аймақ, температураны ары қарай арттырса
тиімділік коэфиценті тез кеми бастайды. Катализатордың бетіндегі улкен
көлемдегі концентрация айырмасы өте улкен болады. Катализатор бетіндегі
концентрация нольге ұмтылады. Көлемінен масса тасымалдау процессі реакция
жылдамдығын лимидтеуші процессі болады. Егер гетерогенді реакция ушін
жылдамдықты улкен температура интервалында өлшесе, онда процесстің барлық
аймақтары арқылы өтетінін көруге болады. Егер реакция реті бірден жоғары
болса, онда ағын жылдамдығы төмен, концентрация жоғары, температураны
арттырған сайын процесс кинетикалық аймақтан бірден сыртқы диффузиялық
аймаққа өтіп кетеді.А-дан С-ға,С-дан шығу ушін ағын жылдамдығы жоғары
болуы керек. Процесстің ішкі диффузиялық тежелуі катализатор кеуектерінде
диффузия жылдамдығының төмендеуіне байланысты.
Диффузиялық коэфицент.
Молекуланың орташа жылдамдығы.
Егер кеуек диаметрі L ден кіші болса,онда (1ші) теңдеуге Lдің орнына d
қойылады. Бұл жағдайда диффузия Кнудсен диффузиясы деп аталады. Dның
орнына Dk қояды. Dk қысымға тәуелсіз, ал D қысымға тәуелді. Егер
кеуектер d=1-100 нм арасында болса,p=105 Па , d<1 болса, онда кеуектерде
Кнудсен диффузиясы журеді. Әдетте Dk2 артық болса ІІ түрлі изотерма болады. С=2 ІІІ – түрлі изотерма
болады.
[pic]
[pic] – бірінші қабаттың адсорбция жылуы
[pic] - адсорбаттың конденсациясының жасырын жылуы.
Адсорбенттің меншікті бет аудан:
[pic]
[pic] - моноқабат сыйымдылығы, [pic];
[pic] - адсорбаттың молеуклалық массасы,
[pic] – Авогодро саны,
[pic] - адсорбент молекуласының кесінді ауданы, [pic].
Бұл әдісте көбінесе азотты -1950С – та адсорбциясын зерттейді, сонда
[pic] - қа тең. ІІ – түрлі изотерма қолданылады.
2. Адсорбция изотермалары бойынша анықтаудың 3 түрлі әдістері бар
А) көлемдік әдістер газ көлемінің өзгерісін өлшейді.
Б) салмақтық әдістер адсорбент массасының артуын өлшейді.
В) динамикалық әдістер, адсорбция нәтижесінде жылуөткізгіштіктің өзгерісін
өлшейді.ең көп таралған әдістер. Осы көлемдік әдістің қондырғыц схемасы;
1. Азоты енгізуші кран, бұл кран сұйық азотқа батырылған түтікпен қосылған;

2. Катализы бар кюветалар;

3. Ампула:

4. Май монометрі;

5. Сынап монометрі:

6. Газ сақтайтын колба;

7. Кран;

8. Калибровкаланған колба;

9. Термопара лампасы.

Бірінші қондырғыны вакуумдайды, сосын (1) кранды ашып, (6) колбаны азотпен
толтырады. Жүйенің адсорбциялық көлемін өлшеп және Р1 қысымын өлшейді.
Р1[pic]16кПа болуы керек (әрбір кюветалар үшін жеке өлшеулер жүргізеді),
сосын кранды реттеп, азотты (8) колбаға тек жеке көлемге азот жіберіп Р2
қысымын өлшейді. Сонда ;
[pic]
[pic] - сегізінші көлба көлемі.
Жүйені қайтадан вакуумдайды, сосын [pic]дейін азотты енгізеді.
Бірінші кюветаны қалдырып, қалғанын жауып тастайды. Сол кюветаны сұйық
азотқа батырып, қысым тұрақтанғаннан кейін суыту коэффициентін анықтайды.
[pic]
[pic] – жүйедегі қысым,
[pic] – адсорбциядан кейінгі қысым өзгерісі.
Катализдың меншікті беті:
[pic]
[pic] – катализатор массасы, г
А – жүйенің көлеміне сәйкес константа.
[pic]
4.4 – ҚЖ [pic] азот газының сіңірілетін бет ауданы, [pic]
[pic] - адсорбция жүргізілетін жүйе көлемі, [pic]
В – майлы монометр көрсеткішін сынап монометріне ауыстыратын коэффциент.
[pic] - бөлме температурасы, [pic]
[pic]
[pic] - моноқабат сыйымдылығы.

3. Хромоатографиялық әдіс
Адсорбент үлгісін сұйық азот температурасынад дейін сұйылтады. Соысын
адсорбент пен тасымалдағыш газ қосыпасынан адсорбентті адморбциялады. Сонда
қоспадағы адсорбент концентрациясы кемиді. Яғни адсорбциялық шың пайда
болады. Бөлме температурасына жемкізгенде сіңірілген адсорбент
десорбцияланады, яғни десорбциялық шың пайда болады.
1- адсорбциялық шың
2- Десорбциялық шың

Бірінші және екінші шыңдардың ауданы бірдей және адсорбат концентрациясына
тура пропорционал. Меншікті бет ауданын мына формуламен есептейді:

[pic]

[pic] – шың ауданы см2

[pic] - масштабтық коэффициент

[pic] - калибровкалық коэффициент, [pic]

[pic] - бір молекула азоттың кесінді ауданы.

3. кеуеуктер құрылысын анықтау әдістері:

Бірнеше әдістер пайдаланылады.

Адсорбциялық әдісті қарастырамыз: бұл әдіс мынаған негізделген
жіңішке кеуектерде капллярлық конденсация қысым абсорбаттың қаныққан бу
қысымынан төмен болғанда жүреді. Радиусы r болатын кеуекте немесе капллярда
бу қысымының төмендеуі Кельвин теңдеуімен сипатталады;

[pic]

[pic] – сұйықтың мольдік көлемі,

[pic] – Кельвин радиусы.

Егер сұық пен қатты зат арасындағы суландыру (смочивние) бұрышы [pic]
болса, онда бетік керілу мына шамаға тең болады.

[pic]

[pic] - беттік керілу шамасы.

Бензин буының ірі кеуектік силикагельде адсорбциясы және десорбциясы
изотермалары былай болады;

[pic] – қаныққан бу қысымы,
[pic] – кеуек көлемін анықтайды, ал [pic] - ді (11) теңдеуге қойып,
бағанағы Кельвин радиусын [pic] анықтайды.
4. Механикалық беріктігін анықтау әдістері
Катализаторларда бірнеше механикалық сынау арқылы зерттейді;
1. Статикалық сынау – созылу, керісінше сығылу, бүгілу, оралу және
кесілуге зерттеу;

2. Динамикалық сынау – соқтыцғу, тұтқырлығын, соқтығыс нәтижедегі үзілуге
зерттейді;

3. Ұзақ сынау – ыстыққа төзімділік, жайылуды зерттеу.

Статикалық сынау кезінде жүктемені бояу біртіндеп арттыру керек.

Динамикалық сынау кезінде жүктемені бірден үлкен қылып береді.

Механикалық (сынауды) беріктікті катализ кезінде де қосымша зерттеген
дұрыс.

2. ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚТАР:
Практикалық сабақтар жоспары:
№1 сабақ: Химиялық реакциялар жылдамдығы. Реакциялар реті.
1. Химиялық реакциялар жылдамдығы.
2. Бірінші ретті реакциялар.
3. Екінші ретті реакциялар.
4. Реакция жылдамдығы мен ретін анықтау бойынша есептеулер.
Есептер шығару № 6,7,12-15 [5].
№2 сабақ: Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі. Активтену
энергиясы.
1. Вант-Гофф ережесі. Реакцияның температуралық коэффициенті.
2. Аррениус теңдеуі.
3. Вант-Гофф және Аррениус теңдеулері бойынша есептеулер.
Есептер шығару № 38-45 [5].
№3 сабақ: Катализаторлар, олардың тиімділігі. Катализ түрлері.
1. Катализатор тиімділігі мен жарамдылығын сипаттайтын параметрлер:
активтілік, талғамдық, механикалық беріктік.
2. Катализ түрлері.
№4 сабақ: Катализ теориялары.
1. Д.И.Менделеевтің аралық қосылыстар теориясы.
2. Тейлордың активті орталықтар теориясы.
3. А.А.Баландиннің мультиплетті теориясы
4. Н.И. Кобозевтің активті ансамбльдер теориясы.
№5 сабақ: Гетерогенді және гомогенді катализ.
1.Гетерогенді катализ.
2.Гомогенді катализ.
№6 сабақ: Гетерогенді-катализдік реакциялардың макрокинетикасы.
1. Гетерогенді катализ реакцияларының сатылары.

2. Реакцияның журу аймактары

3. Катализатордың стационарлық қабатындағы ГКР.

4. Катализатордың қайнайтын қабатындағы ГКР.

№7 сабақ: Катализатор мен реакциялық ортаның әрекеттесуі.
1. Катализатордың улануы, шынайы улану.

2. Катализатордың блокировкасы. Кокстенуі.

3. Катализаторды регенерациялау.

№8 сабақ: Катализдік процесстер кинетикасын модельдеу.
Палладий катализаторында фенолды гидрлеу кинетикасын модельдеу.

№9 сабақ: Катализдік процесстер кинетикасын модельдеу.
Палладий катализаторында фенолды гидрлеу кинетикасын модельдеу.

№10 сабақ: Катализдік процесстер кинетикасын модельдеу.
Никель катализаторы қатысында метанды су буымен конверсиялау кинетикасын
модельдеу.

№11 сабақ: Катализдік процесстер кинетикасын модельдеу.
Никель катализаторы қатысында метанды су буымен конверсиялау кинетикасын
модельдеу.

№12 сабақ: Катализатор әзірлеу және таңдау.
1.Катализаторлар әзірлеу және таңдау негіздері.
2.Катализатолар құрылысына, беріктігіне және талғамдығына қойылатын
талаптар.

№13 сабақ: Катализатордың тиімді құрылымын анықтау.
1.Катализатордың кеуекті құрылысын түзу.
2.Геометриялық модификациялау әдістері.
3.Тасымалдағыштардың макроқұрылысын модификациялау.
№14 сабақ: Катализаторлар өндіру.
1. Катализатор өндірісіндегі негізгі процестер
2. Тұндырылған контактілі массалар
3. Тасымалдағыштағы катализаторлар
4. Балқытылған және скелетті контактілі массалар
№15 сабақ: Катализаторларды зерттеу әдістері.
1. Катализатор активтілігін анықтау әдістері

2. Катализатор құрылымын зерттеу әдістері

3. Кеуектер радиусын анықтау әдістері

4. Механикалық беріктігін анықтау әдістері

3. ЗЕРТХАНАЛЫҚ САБАҚТАР
№1 зертханалық жұмыс
Гидрогельдік тасымалдағышты алу
Мақсаты: Гидрогельдік тасымалдағыштағы катализатор алу
Реактивтер мен керек-жарақтар: акриламид, метилен-бис-акриламид,
аммоний персульфаты, термостат (су моншасы), штативтер, стакандар,
аналитикалық таразы, бір ретті шприцтер (2 мл), шыны таяқшалар, скотч.
Жұмысты орындау:
|А |Б |
|[pic] | |
|1 сурет |

Реактор әзірлеу

Шприц алып, 1А суретте көрсетілгендей абайлап жоғарғы бөлігін
ұстарамен кесіп алу керек.
Сосын иненің қақпақшасының шетін балқытып, 1Б суретте көрсетілгендей
сол жерімен шприцтің қабырғасына шамамен 45 градус бұрышпен қосу керек.
Бастапқы қоспаны дайындау

Дайындалған реакторға 200 мг акриламид енгізіп, 10 мг метилен-бис-
акриламид қосып, 2 мл дистильденеген суда етіру керек. Компоненттер толық
еруі керек.
Гидрогельдік матрицаны алу

Бір текті ерітінді алғаннан кейін қоспаға бірнеше кристалл аммоний
персульфатын қосу керек. Сосын, реактордың жоғарғы аузын скотчпен
герметикалық түрде орап тастау керек. Реактордағы сұйық деңгейі сумен бір
деңгейде болатындай қылып реакторды су моншасына салу керек. Реакторды осы
жағдайда штатив көмегімен бекітіп, реакторды су моншасында 70°С-та қалдыру
керек.
30 минуттан соң реакторды су моншасынан алып, скотчын алып тастайды,
алынған гидрогельді дистильденген суы бар стаканға шығарады.
Синтезделген гидрогельді дистильденген суда 4 күн бойы сулайды,
реакцияға түспеген реагенттерді кетіру үшін күн сайын стакандағы суды
ауыстырады. Бесінші тәулікте тасымалдағышты судан алып шағып, қалыңдығы 3
мм болатын пластинкаларға кеседі де, Петри табақшасына салып, құрғақ
қараңғы жерге қояды.

№2 зертханалық жұмыс
Гидрогельдік тасымалдағыштағы катализатор алу
Мақсаты: Гидрогельдік тасымалдағыштағы катализатор алу
Реактивтер мен керек-жарақтар: CrCl3*6H2O, Ni(NO3)2, FeSO4*7H2O
полиакриламид, 100 мл көлемдегі өлшегіш колбалар, Петри табақшалары,
стакандар.
Жұмысты орындау:
Тұздар ерітінділерін дайындау

Концентрациялары: 2М, 1М, 0,1М, 0,01М болатын ерітінділер дайындау
үшін қажетті тұз массасын есептеу керек. Ерітінді көлемі 100 мл.
Сосын аналитикалық таразыда есептелген тұз мөлшерін өлшеп алып, оны
клемі 100 мл өлшегіш колбаға ауыстырады, басында біраз көлем суда ерітіп,
сосын сумен белгісіне шейін жеткізеді.
Катализаторды тасымалдағышқа бекіту

Дайындалған ерітінділерді стакандарға ауыстырады. Тұрақты массаға
дейін кептірілген гидрогельді ерітінді бар стаканға салып, ісінуге 2
тәулікке қалдырады.
Гельдер толық ісігеннен кейін оларды ерітіндіден алып шығу керек. Таза
Петри табақшасына салып, ұстара көмегімен неғұрлым ұсақ қылып усақтау
керек, катализатордың меншікті бет ауданын арттыру үшін.
Ұсақталған катализаторды қабыршаққа (канцеляриялық файл дайындалатын
материал) ауыстырып, құрғақ және тура күн сәулесінен қорғалған жерде толық
кепкенше қалдырады.
Толық кепкеннен кейін, катализатордың құрғақ ұнтағын калькадан
жасалған конвертке жинап, тұз концентрациясын жазып, құрғақ салқын жерде
сақтайды.
№3 зертханалық жұмыс
Катализаторда сутек пероксидінің ыдырау кинетикасын зерттеу
Мақсаты: Гидрогельдік катализаторда сутек пероксидінің ыдырау
кинетикасын зерттеу
Реактивтер мен керек-жарақтар: гидрогельдік тасымалдағыштағы
катализатор (құрғақ), сутек пероксиді ерітіндісі 25%, таймер, плитка,
Петри табақшасы, термометр, волюмометриялық анализге арналған құрылғы.
Жұмысты орындау:
Катализаторлардың катализдік активтілігін 1 суретте көрсетілген
құрылғыда анықтайды.

Колбаға 1,2 мл дистильденген су құйып, 0,03 г катализатор салады.
Колбаға магнит салып, қыздырылатын араластырғыштың үстіндегі ішінде суы бар
Петри табақшасына қояды. Температура 40° С-қа жеткенде колбаға 0,9 мл сутек
пероксидін енгізіп, уақытты белгілейді. Әрбір 10 минут сайын бюреткадағы
көлем өзгерісін жазып отырады. Өлшеуді металл концентрациясы 3 түрлі
болатын катализаторлар үшін жүргізеді.
Алынған мәліметтерді кестеге жазады.
|№ |Уақыт, мин |Көлем |
|1 | | |
|2 | | |
|3 | | |
|… | | |

Нәтижелерді өңдеу

Мәліметтер негізінде график [pic] - τ салады.
Графиктерді миллиметрлік қағазда салады.
Барлық 3 катализатордың көлемдерін соңғы өлшеу үшін график [pic] –
С(Ме) салады. Соңғы график негізінде металл тұзының концентрациясының
гидрогельдік үлгілердің катализдік активтілігіне әсері жайлы қорытынды
жасайды.

|[pic] |
|1 сурет. Каталазалық активтілікті анықтау құрылғысы (1-плитка, 2-су |
|моншасы, 3-магниттік араластырғыш, 4- реакицялық қоспасы бар колба, |
|5-термометр, б-бөлінген газ көлемін өлшейтін бюретка, 7-воронка, 8-штатив)|

№5 зертханалық жұмыс
Катализатодың көлемдік үйген тығыздығын анықтау
Мақсаты: определить объемную насыпную плотность катализатора.
Реактивтер мен керек-жарақтар: 10 мл өлшегіш цилиндр, аналитикалық таразы,
катализаторлардың модельдік үлгілері (алюминий, мыс, хром, магний және т.б.
оксидтері)
Теориялық кіріспе
Тығыздық барлық материалдардың негізгі сипаттамаларының бірі. Жалпы
алғанда, тығыздық массаның дене көлеміне қатынасы ретінде анықталады.
Сонымен қоса шынайы тығыздық, үйген тығыздық деген ұғымдар бар.
Шынайы тығыздық массаның сығылған күйдегі дене көлеміне қатынасы, яғни
бөлшектер арасындағы кеуектер мен саңылауларды ескермегендегі (шынайы
көлем). Әрбір материалдың шынайы көлемі тұрақты физикалық сипаттама, ол
заттың химиялық құрамы немесе молекулалық құрылысы өзгермей өзгере алмайды.

Үйген тығыздық гранулаланған, ұнтақ тәрізді және басқа дисперсті
материалдардың нығыздалу сипаттамасы болып табылады. Көлемдік Үйген
тығыздық – бұл зат массасының оның өлшегіш цилиндрдегі нығыздаусыз көлеміне
қатынасы. Борпылдақ үйген тығыздық минутына 250+/-15 жиілікпен 100 сілкуден
кейінгі зат массасының оның көлеміне қатынасы. Үйген тығыздық – сол, бірақ
625 сілкуден кейін.
Үйген тығыздықтың өнеркәсіптік катализдік жүйелерді есептеуде ерекше маңызы
бар.
Жұмысты орындау
1. Таза және құрғақ 10 мл өлшегіш цилиндрді аналитикалық таразыда өлшейді.

2. Өлшенген цилиндрге модельді катализаторды (оқытушы тапсырмасы бойынша)
1 мл белгісіне дейін абайлап енгізеді. Катализатор бөлшектерінің толық
шөгуін күтеді.

3. Цилиндрді ұнтақпен қосып аналитикалық таразыда өлшейді.

4. Өлшегіш цилиндрге ұнтақты 2 мл белгісіне дейін қосымша салады,
бөлшектерінің толық шөгуінен кейін цилиндрді аналитикалық таразыда
өлшейді.

5. Катализатор көлемін 1мл-ге арттыра отырып, тәжірибені қайталайды,
катализатордың қосынды көлемі 10 мл-ге жеткенше.

6. Катализатор массасын цилиндр мен катализаторы бар цилиндр массаларының
айырмасы ретінде есептейді.

7. Катализатордың көлемдік тығыздығын мына формула бойынша есептейді:

[pic]
8. Мәліметтерді кестеге енгізеді

|№ |Көлем, мл |m цилиндр, г|m цил+кат, |mкатализатор|ρo, г/мл |
| | | |г |, г | |
|1 |1 | | | | |
|2 |2 | | | | |
|3 |3 | | | | |
|4 |4 | | | | |
|5 |5 | | | | |
|6 |6 | | | | |
|7 |7 | | | | |
|8 |8 | | | | |
|9 |9 | | | | |
|10 |10 | | | | |

9. Алынған мәліметтер бойынша каталихзатор көлемінің массаға тәуелділік
графигін салады.

10. Графиктен көлемнің масса бойынша өзгерісін y=kx теңдеуі бойынша
ескеретін катализатодың сипаттамалық коэффициентін k анықтайды.

11. Егер график сызықтыдан ауытқыса, k y=kx2 теңдеуінен анықталады, егер
график түрі (А) болса y=kx1/2 теңдеуінен де.

[pic] [pic]
12. Қорытынды жасалады.

№6 зертханалық жұмы
Катализатордың меншікті бетін анықтау
Мақсаты: катализатор кеуектерінің меншікті бетін анықтау
Реактивтер мен керек-жарақтар: синтетикалық цеолиттер жиынтығы, химиялық
стакан, термометр, су моншасы, дистильденген су, аналитикалық таразы,
муфель пеші.
Теориялық кіріспе
Меншікті бет – кеуекті дененің немесе дисперсті жүйенің бөлшектерінің ішкі
қуыстарын (каналдар, кеуектер) мөлшерінің орталанған сипаттамасы. Меншікті
бетті кеуекті немесе берілген ортада диспергирленген дененің жалпы бетінің
оның көлеміне немесе массасына қатынасы түрінде анықтайды. Меншікті бет
дисперстілікке пропорционали немесе, дисперсті фаза бөлшектерінің мөлшеріне
кері пропорционал. Меншікті бетке адсорбенттердің сіңіру қабілеті, қатты
катализаторлар тиімділігі, фильтрлеуші материалдар қасиеттері тәуелді.
Активті көмірлердің меншікті беті 500—1500, силикагельдер үшін— 800 шейін,
макрокеуекті ион алмастырғыштар үшін — 70-тен аспайды, ал газды-сұйықтық
хроматографияның диатомиттік тасымалдағыштары үшін — 10 м2/г –нан кем.
Меншікті бет ұнтақ тәрізді материалдардың дисперстігін сипаттайды:
минералды байланыстырғыш заттардың, толтырғыштардың, пигменттердің, шаң
тәрізді отынның және т.б. Олардың меншікті бетінің шамасы әдетте оннан бір
бөліктен бірнеше ондық м2/г жетеді. Меншікті бетті көбінесе материалға
адсорбцияланған инертті газ мөлшері бойынша және ұнтақтың немесе кеуекті
материалдың ауа өткізгіштігі бойынша анықтайды. Адсорбциялық әдістер
неғұрлым сенімді мәліметтер алуға мүмкіндік береді.
Катализатордың меншікті бетін қарапайым әдіспен анықтау үшін бірнеше
болжамдар жасау керек:
1. Катализатор дұрыс цилиндрлік формадағы кеуектерден тұрады

2. Барлық кеуектер радиусы бірдей

3. Кеуектер өзара қабаттаспайды

4. Цеолиттің суда еруін ескермеуге болады

Жұмысты орындау
1. Взять несколько гранул Синтетикалық цеолиттің бірнеше грануласын алып,
(3-тен кем емес) муфель пешінде 400°С температурада 2-2,5 сағат
құрыштайды. Цеолитті пештен алып шығып, эксикаторда бөлме
температурасына шейін суытады.

2. Құрышталған үлгілерді таразыда өлшейді. Әрбір грануланың массасын
жазып алады.

3. Әрбір грануланы дистильденген суы бар стаканға салады. Цеолитті суда
бірнеше тәулікке қалдырады –цеолит кеуектері толығымен суға толғанша.
Кеуектер толық толғанын су бетіне ауа көпіршіктерінің шықпауынан
біледі.

4. Цеолит сумен толық қаныққанға шейін термометр көмегімен судың
температурасын өлшейді. Сосын цеолитті судан алып шығып, оны ауада
груша көмегімен кептіреді де, (Фильтр қағазымен кептірмеңдер!)
аналитикалық таразыда өлшейді.

5. Құрғақ және ылғал цеолит массаларының айырмасы бойынша су массасын
анықтайды. Анықталған масса бойынша 1 кестені пайдаланып, су көлемін
табады.

1 кесте. Су тығыздығының температураға тәуелділігі.

|t, °C |ρ, г/мл |
|100 |0,958 |
|80 |0,972 |
|60 |0,983 |
|40 |0,992 |
|30 |0,996 |
|25 |0,997 |
|22 |0,9978 |
|20 |0,998 |
|15 |0,9991 |
|10 |0,9997 |
|4 |0,99997 |
|0 |0,99983 |
|−10 |0,9981 |
|−20 |0,9935 |
|−30 |0,9838 |

13. Мәліметтерді кестеге енгізеді:

|№ |m цилиндр, |Көлем, мл |m цил+кат, |mкатализатор|ρo, г/мл |
| |г | |г |, г | |
|1 |1 | | | | |
|2 |2 | | | | |
|3 |3 | | | | |

1. Катализатор көлемін 1мл-ге арттыра отырып, катализатордың қосынды
көлемі 10 мл-ге жеткенше тәжірибені қайталайды,.

2. Катализатор массасын цилиндр мен катализаторы бар цилиндр массаларының
айырмасы ретінде есептейді.

3. Катализатордың көлемдік тығыздығын мына формула бойынша есептейді:

[pic]
4. Мәліметтерді кестеге енгізеді

5. Алынған мәліметтер бойынша катализатор көлемінің массаға тәуелділік
графигін салады.

6. Графиктен көлемнің масса бойынша өзгерісін y=kx теңдеуі бойынша
ескеретін катализатодың сипаттамалық коэффициентін k анықтайды.

7. Егер график сызықтыдан ауытқыса, k y=kx2 теңдеуінен анықталады, егер
график түрі (А) болса y=kx1/2 теңдеуінен де.

[pic] [pic]
8. Қорытынды жасайды.

3. СТУДЕНТТЕРДІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСЫ:
3.1. Өздік жұмыс тақырыптары:
1.Катализдің өнеркәсіптегі және экологиядағы маңызы.
2. Катализдік жүйелерді фазалар бойынша жіктеу.
3. Катализаторларды реакция түрлері бойынша жіктеу.
4. Қышқылдық-негіздік катализ.
5. Ферменттік катализ.
6. Мұнай өңдеу өнеркәсібіндегі катализ.
3.2. «Өнеркәсптіктік катализ» курсы бойынша емтихан сұрақтары

1. Гетерогенді және гомогенді катализ.
2. Катализаторлардың тиімділігі мен жарамдылығын сипаттайтын параметрлер.
3. Катализатор бетіндегі адсорбция.
4. Катализ теориялары: Менделеевтің аралық қосылыстар теориясы, Тейлордың
активті орталықтар теориясы.
5. А.А. Баландиннің мультиплетті теориясы
6. Н.И. Кобозевтің активті ансамбльдер теориясы.
7. Гетерогенді катализ сатылары.
8. Металдармен катализдеу.
9. Жартылай өткізгіштермен катализдеу.
10. Күрделі катализаторлар мен катализдік жүйелер.
11. Гомогенді катализдің аралық сатылары.
12. Гомогенді катализдік реакциялардың кинетикасын есептеу.
13. Катализаторлардың улануы, контактілі улар. Шынайы улану.
14. Сутек пероксидінің ыдырау реакциясы.
15. Өнеркәсіптегі қышқылдық-негіздік катализ.
16. ГКР сатылары. Реакциялардың жүру аймақтары.
17. Стационарлы катализаторлық қабатты реактордағы ГКР.
18. Қайнайтын катализаторлық қабатты реактордағы ГКР.
19. Катализаторлардың блокировкасы, кокстенуі.
20. Катализатор бетін адсорбция изотермалары арқылы және хроматографиялық
әдіспен өлшеу.
21. Катализаторларды әзірлеу мен таңдаудың негіздері.
22. Катализаторларды алдын ала сынау.
23. Металдың тасымалдағышпен әрекеттесуі.
24. Катализатор кеуектерінің радиустарын адсорбциялық әдіспен анықтау.
25. Катализатор өндірісіндегі негізгі процестер.
26. Тұндырылған контактілі массалар, алу жолдары.
27. Тасымалдағышқа бекітілген катализаторлар, алу жолдары.
28. Компоненттерін механикалық араластыру арқылы алынатын контактілі
массалар.
29. Балқытылған және скелетті массалар, олардың ерекшеліктері, алу жолдары.
30. Катализатор активтілігін анықтау әдістері: статикалық әдіс.
31. Катализатор активтілігін анықтаудың ағындық әдістері.
32. Катализатор бетін газдардың физикалық адсорбциясы арқылы өлшеу.
33. Катализаторлар регенерациясы, регенерация әдістері.
34. Катализаторлардың активті орталықтары және көлемдік қасиеттері.

-----------------------
AK

(АВ#)К

А+В

[pic]

Е-катализаторсыз

Е-катализатормен

[pic]

Реакция жолы

АB#

[pic]

III

десорбция