Экология и производственная безопасность

Кат-Кат как величина, химический состав, стро­ ение, состояние. На поверхности раздела фаз в ге­ терогенном катализе могут протекать различные процессы: взаимодействие атомов кристаллической или аморфной поверхности, адсорбированных частиц газообразных молекул с поверхностью, взаимодействие адсорбированных моле­ кул между собой и т.д. В гетерогенных процессах реаги­ рующие компоненты находятся в разных фазах и реакция протекает в погранич­ ном слое - на границе раздела газовой и твердой фаз, поэтому для гетерогенных процессов важнейшее значение имеет транспорт (диффузия) компонента из объема газа к твердой поверхности ка­ тализатора. Согласно теории промежуточных соединений, разработанной в 1886 г. Д.И. Менделеевым и получившей раз­ витие в трудах Н.Д. Зелинского, катали­ затор образует с реагентом промежуточ­ ное соединение, которое активизирует данный реагент и облегчает реакцию. Типичными промежуточными соедине­ ниями являются сорбционные соедине­ ния Pt-H, Ni-H, Pd-H, PtOj и др. Исходя из этого следует один из основных прин­ ципов гетерогенного катализа: катали­ затор обладает физическим или хими­ ческим сродством с одним или несколь­ кими реагентами. Гетерогенная химическая реакция может протекать только тогда, когда происходит непрерывная молекулярная или конвективная диффузия реагирую­ щих веществ к поверхности катализа­ тора, на котором идет данная реакция и непрерывная обратная диффузия про­ дуктов реакции. Скорость всего про­ цесса в целом определяется скоростью наиболее медленной стадии. Если ско­ рость реакции на поверхности катали­ затора больше скорости диффузии, то скорость всего процесса будет опреде­ ляться скоростью диффузии. Поверх­ ность катализатора в силу неоднород­ ности в неодинаковой степени доступ­ на для взаимодействующих веществ, более доступна внешняя поверхность катализатора, менее доступна - внут­ ренняя поверхность (поверхность пор). Поэтому реакция на поверхности будет происходить в кинетической области, а внутри пор - в области внутренней диффузионной области. Для неравно­ доступной поверхности катализатора выделяются следующие четыре пре­ дельные области: 1) внешняя диффузионная область, характеризующаяся тем, что концентра­ ция реагирующих веществ на поверхно­ сти катализатора и внутри пор меньше, чем в объеме газа; 2) внутренняя диффузионная об­ ласть - концентрация реагирующих ве­ ществ у внешней поверхности катали­ затора соизмерима с концентрацией в объеме газа. Концентрация в порах уменьшается в направлении от поверх­ ности к центру катализатора; 3) внешняя кинетическая область - реакция протекает только на внешней поверхности катализатора, при этом кон­ центрации веществ на поверхности и в объеме газа равны; 4) внутренняя кинетическая об­ ласть - реакция протекает внутри пор; концентрации веществ на поверхности катализатора, в объеме и внутри пор равны. Одной из сложнейших технологи­ ческих задач повышения эффективнос­ ти каталитического окисления компо­ 279