催化劑失活指催化劑在使用中會(huì)因各種因素而失去活性的現(xiàn)象,貴金屬催化劑的失活原因一般分為中毒、燒結(jié)和熱失活、結(jié)焦和堵塞三大類(lèi)。 中毒引起的失活 (1)暫時(shí)中毒(可逆中毒): 毒物在活性中心上吸附或化合時(shí),生成的鍵強(qiáng)度相對(duì)較弱可以采取適當(dāng)?shù)姆椒ǔザ疚?,使催化劑活性恢?fù)而不會(huì)影響催化劑的性質(zhì),這種中毒叫做可逆中毒或暫時(shí)中毒。 (2)中毒(不可逆中毒): 毒物與催化劑活性組份相互作用,形成很強(qiáng)的的化學(xué)鍵,難以用一般的方法將毒物除去以使催化劑活性恢復(fù),這種中毒叫做不可逆中毒或中毒。 (3)選擇性中毒: 催化劑中毒之后可能失去對(duì)某一反應(yīng)的催化能力,但對(duì)別的反應(yīng)仍有催化活性,這種現(xiàn)象稱(chēng)為選擇中毒。在連串反應(yīng)中,如果毒物僅使導(dǎo)致后繼反應(yīng)的活性位中毒,則可使反應(yīng)停留在中間階段,獲得高產(chǎn)率的中間產(chǎn)物。
稀有金屬回收:通常是指那些在自然界中含量少,分布稀散或難從原料中提取的金屬。如鎢、鉬、鈦、鈾、鈮、釩、釷、鈹、鉭、鋯和鍺等幾十種。根據(jù)某些共同點(diǎn)。它們又分為五類(lèi):稀有輕金屬、稀有高熔點(diǎn)金屬、稀有分散金屬、稀土金屬、和稀有放射性金屬。 半金屬回收:一般指硅、硒、碲、砷和硼等。此類(lèi)金屬的物理性能介于金屬與非金屬之間,如砷是非金屬,但能傳熱導(dǎo)電。 稀有輕金屬:指鋰、鈹、銣、銫和鈦。它們的特點(diǎn)是密度小,化學(xué)活性強(qiáng)。這類(lèi)金屬的氧化物和氯化物都具有高的穩(wěn)定性,很難還原。
活性炭?jī)?nèi)部具有晶體結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu),活性炭表面也有一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)?;钚蕴课叫阅懿粌H取決于活性炭的物理(孔隙)結(jié)構(gòu),而且還取決于活性炭表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在活性炭制備過(guò)程中,炭化階段形成的芳香片的邊緣化學(xué)鍵斷裂形成具有未成對(duì)電子的邊緣碳原子。這些邊緣碳原子具有未飽和的化學(xué)鍵,能與諸如氧、氫、氮和硫等雜環(huán)原子反應(yīng)形成不同的表面基團(tuán),這些表面基團(tuán)的存在毫無(wú)疑問(wèn)地影響到活性炭的吸附性能。X 射線研究表明,這些雜環(huán)原子與碳原子結(jié)合在芳香片的邊緣,產(chǎn)生含氧、含氫和含氮表面化合物。當(dāng)這些邊緣成為主要的吸附表面時(shí),這些表面化合物就改變了活性炭的表面特征和表面性質(zhì)?;钚蕴勘砻婊鶊F(tuán)分為酸性、堿性和中性 3 種。酸性表面官能團(tuán)有羰基、羧基、內(nèi)酯基、羥基、醚、苯酚等,可促進(jìn)活性炭對(duì)堿性物質(zhì)的吸附;堿性表面官能團(tuán)主要有吡喃酮(環(huán)酮)及其衍生物,可促進(jìn)活性炭對(duì)酸性物質(zhì)的吸附。
活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭,將有機(jī)原料(果殼、煤、木材等)在隔絕空氣的條件下加熱,以減少非碳成分(此過(guò)程稱(chēng)為炭化),然后與氣體反應(yīng),表面被侵蝕,產(chǎn)生微孔發(fā)達(dá)的結(jié)構(gòu) (此過(guò)程稱(chēng)為活化)。由于活化的過(guò)程是一個(gè)微觀過(guò)程,即大量的分子碳化物表面侵蝕是點(diǎn)狀侵蝕 ,所以造成了活性炭表面具有無(wú)數(shù)細(xì)小孔隙?;钚蕴勘砻娴奈⒖字睆酱蠖嘣?~50nm之間,即使是少量的活性炭,也有巨大的表面積,每克活性炭的表面積為500~1500m2,活性炭的一切應(yīng)用,幾乎都基于活性炭的這一特點(diǎn)。