Разделение газов. Ловкость рук и никакого мошенничества.

[Zeitlos]

Доброго времени суток, форумчане!

 

Недавно мне пришла в голову идея создания установки, которая бы существенно облегчила жизнь некоторой группе химиков (мне в том числе).

Основная задача, которую она должна решать - сжигание почти любого орагнического вещества в токе кислорода (весьма вероятны минеральные примеси).

Это технически несложно.

Но есть один нюанс: из смеси газов нужно выделить углекислоту (причём полностью).

Ответ кажется очевидным: мол, нужно взять ГХ-колонку, разогнать по ней газы... Дальше углекислоту просто выморозить и пустить туда, куда надо.

Этот вариант, конечно, "проходной", (я не описываю всю специфику процесса - это отнимет много времени), но, к сожалению, не очень удобный.

 

Предположим, имеется смесь CO2, SO2, H2O, N2, NO2 (больше всего углекислоты и воды - по порядку величины 0,1-0,5 мкмоль в литре смеси) и кислород как газ-носитель. Возможно, следы хлора - они не мешают. Как выделить CO2 кроме хроматографии?

"Проблемные газы" - оксиды серы и азота. (Правда, NO2 легко выморозить, а вот оксид серы жидкий в большом диапазоне температур)

Известно, например, что сера полностью поглащается серебром при 850 градусах, но это в бескислородной среде. Восстановители в этой затее не "канают".

Окисление на оксиде ванадия до SO3 - пока, единственная идея.

 

Может, есть ещё идеи?

[pauk]

По литературным данным на ванадиевом катализаторе даже при наиболее оптимальных условиях степень превращения SO₂ очень высокая, но всё же не полная (~ 96-98%). Практически 100%-ная степень превращения достигается только на платиновом катализаторе. Из сообщения следует, что способ связывания SO₂ не должен заключаться в пропускании смеси через водные растворы окислителей (иначе в чём проблема?). В справочнике (Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ. 2000, с. 218) приводится реакция: 2SO₂ + SeO₂ = Se + 2SO₃, но условия её проведения не уточняются, что можно трактовать, как взаимодействие при обычных условиях.

[akula]

Доброго времени суток, форумчане!

 

Недавно мне пришла в голову идея создания установки, которая бы существенно облегчила жизнь некоторой группе химиков (мне в том числе).

Основная задача, которую она должна решать - сжигание почти любого орагнического вещества в токе кислорода (весьма вероятны минеральные примеси).

Это технически несложно.

Но есть один нюанс: из смеси газов нужно выделить углекислоту (причём полностью).

Ответ кажется очевидным: мол, нужно взять ГХ-колонку, разогнать по ней газы... Дальше углекислоту просто выморозить и пустить туда, куда надо.

Этот вариант, конечно, "проходной", (я не описываю всю специфику процесса - это отнимет много времени), но, к сожалению, не очень удобный.

 

Предположим, имеется смесь CO2, SO2, H2O, N2, NO2 (больше всего углекислоты и воды - по порядку величины 0,1-0,5 мкмоль в литре смеси) и кислород как газ-носитель. Возможно, следы хлора - они не мешают. Как выделить CO2 кроме хроматографии?

"Проблемные газы" - оксиды серы и азота. (Правда, NO2 легко выморозить, а вот оксид серы жидкий в большом диапазоне температур)

Известно, например, что сера полностью поглащается серебром при 850 градусах, но это в бескислородной среде. Восстановители в этой затее не "канают".

Окисление на оксиде ванадия до SO3 - пока, единственная идея.

 

Может, есть ещё идеи?

Простите за тупой вопрос.Как в одной смеси мокут содержаться SO2,NO2 и H2O?

[Zeitlos]

спасибо, pauk, Вы правы - окись ванадия - отличный, но не идеальный вариант. Углекислота после очистки идёт на другую реакцию и сера её ингибирует. До сих пор пользуются криоперегонкой на азоте в глубоком (-6 -7 торр) вакууме. Это трудозатратно. Если серу связать хотя бы в SO3 (которую можно выморозить и при -40 град), процедура упростится в разы.

Не подскажете статейки по платиновым катализаторам? буду признателен.

 

akula, такая смесь легко может быть получена в низких концентрациях сжиганием в кислороде малого количества органического в-ва в токе газа-носителя при температуре около 1000 град. классический метод предполагает впрыскивание кислорода в поток гелия и одновременную подачу навески в-ва. бОльшая часть азота из исходника уходит в N2, следы - в NOx. Окислы азота восстанавливаются на меди при 600 град, сера в этих условиях превращается в SO2. Если поднять температуру до 850 град и добавить серебро - сера связывается в сульфиды. Но это - дополнительный расход ресурса колонки с медью и использование довольно дорогого гелия. Вот я и задумался: как бы использовать только кислород (он стоит копейки), но серу (из SO2) переводить в нелетучие соединения.

[pauk]

О 100% эффективности Pt упомянуто здесь: Некрасов Б.В. Основы общей химии. т. 1. 1973, с. 318, 341. Похоже, что это не так. Катализатор на основе V₂O₅+K₂O+SiO₂ много лучше платинированного асбеста: Малин К.М. Справочник сернокислотчика. 1971, с. 505-506. В книгах ничего конкретного о Pt-катализаторах не нашлось, даже в этой: Мухленов И.П. Технология катализаторов. 1989 (на стр. 159 рассматриваются только Pt-катализаторы для синтеза аммиака). Поисковик по запросу "платиновые катализаторы" даёт кучу ссылок, но они относятся к нефтехимии, синтезу аммиака, автокатализаторам, регенерации катализаторов, патентам, продаже и т. д. Для контактного способа окисления SO₂ ничего не видно, что и понятно - в промышленности от них давно отказались. Поиск по ключу "контактный способ получения серной кислоты" тоже радости не приносит - сплошь рефераты да дипломы. Хотя, в одной курсовой работе выловил камень не в пользу платины (цитата): "Однако, платиновые катализаторы чрезвычайно чувствительны даже к следам мышьяка, селена, хлора и других примесей и поэтому постепенно были вытеснены ванадиевым катализатором". Или вот ещё с простенького сайта: "Для получения серной кислоты контактным способом на современных заводах применяют ванадиевые катализаторы, вытеснившие Pt и оксиды Fe. Чистый V₂O₅ обладает слабой каталитической активностью, резко возрастающей в присутствии солей щелочных металлов, причем наибольшее влияние оказывают соли К. Промотирующая роль щелочных металлов обусловлена образованием низкоплавких пиросульфованадатов (3К₂S₂О₇ • V₂О₅, 2К₂S₂O₇ • V₂O₅ и K₂S₂O₇•V₂O₅, разлагающихся соответственно при 315-330, 365-380 и 400-405°С). Активный компонент в условиях катализа находится в расплавленном состоянии... Степень превращения SO₂ в SO₃ при контактном способе 99,7%, степень абсорбции SO₃ 99,97%" (http://kislota.do.am/index/0-4).

[Вася Химикат]

серу (из SO2) переводить в нелетучие соединения

Вроде с этим должен справляться хромат свинца при около 500°.

[Zeitlos]

Вроде с этим должен справляться хромат свинца при около 500°.

А идея оригинальная. Попробую на досуге подобрать условия, может чего и получится, спасибо.