CC BY
35
УДК 666.3.017
Лвин Аунг Сатт, Беляков А.В.
ВЫСОКОПОРИСТЫЕ ЯЧЕИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ
Лвин Аунг Сатт магистр 1 года кафедры химической технологии керамики и огнеупоров РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва. *e-mail: lwinsatt57@gmail.com
Беляков Алексей Васильевич д.х.н., профессор РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Был получен высокопористый ячеистый материал из оксида алюминия для носителей катализаторов. В качестве наполнителя был использован Глинозем ГН-1, в качестве упрочняющего наполнителя, формирующего при обжиге связку, использовали фарфор марки ЛТ-1. Образцы изготавливались путем пропитки керамическим шликером пенополиуритана (ППУ) с последующей сушкой и обжигом при 1350°С,1450°С,1550°С. Ключевые слова: Пенополиурета(ППУ), оксид алюминия, спекание, обжиг.
HIGHLY POROUS CELLULAR MATERIALS BASED ON ALUMINIUM OXIDE
Lwin Aung Satt, Belyakov A.V.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
There was obtained a highly porous cellular material of alumina carriers for catalysts. The filler used was Alumina GN-1, as a reinforcing filler, forming on firing a bundle used porcelain mark LT-1. The samples were prepared by impregnating the ceramic slurry polyurethane foam (PUF), followed by drying and firing at 1350°С,1450°С,1550°С. Key words: Polyurethane foam(PUF), aluminum oxide, sintering,firing.
Керамические пористые материалы являются частью класса неорганических теплоизоляционных и проницаемых материалов. Условно пористые керамические материалы подразделяются на две группы: неогнеупорные, используемые при относительно невысоких температурах для теплоизоляции (сыпучие заполнители и изделия на основе керамзита, вспученных перлита и вермикулита, природных диатомита и трепела); и огнеупорные, применяемые в основном для теплоизоляции высокотемпературных тепловых агрегатов (классифицируются по огнеупорности и температуре применения, химическому составу, методу порообразования, месту расположения в кладке тепловых атрегатов. поровому строению, использованию) [1].
Пористые материалы широко используются в качестве носителей катализаторов в процессах окисления, гидрирования и дегидрирования при высоких температурах, переработки сырья в коррозионно-агрессивных условиях, при эндо- и экзотермических реакциях, для очистки выхлопных газов автомобилей от соединений свинца и для дожигания оксида углерода. В частности, для этой цели используются различного рода корундовые материалы, обладающие высокой химической инертностью. Благодаря использованию
катализаторов химические реакции ускоряются или замедляются.
Для получения необходимых свойств, высокопористых ячеистых материалов следует оптимизировать состав и структуру материалов путем выбора исходных компонентов и применения различных технологических приемов (например,
выбором гранулометрического состава сырья, технологии формования, режима термообработки. специальной обработки). В то же время теоретическая оценка взаимосвязи структуры и состава материала может позволить создавать материалы с заранее заданными свойствами и сократить затраты на проведение исследований.
Свойства пористой керамики зависят от химического состава, пористости и весьма существенно, так же и от строения, под которым понимают характер геометрического распределения и расположения структурных элементов пористого тела-зёрен, контактов между зёрнами и пор. Структура пористого тела может быть описана только статистически. Для численного определения используются различные методики. Основными структурными характеристиками являются: пористость (общая, закрытая, открытая), проницаемость, величина пор и их распределение по размерам, средний эффективный диаметр капилляров, удельная поверхность.
Строение пористых изделий определяется методом их изготовления. По типу структуры пористые материалы можно классифицировать следующим образом:
1. Ячеистая со спекшимся каркасом. Имеются беспористые спекшиеся перемычки и сферические пустоты.
2. Ячеистая, не имеющая спёкшегося каркаса; сферические пустоты окружены пористыми перемычками. Ячеистая керамика относится к структурам с непрерывной твёрдой и прерывистой газовой фазами.
3. Зернистая, облачающая каркасом, создаваемым частицами наполнителя,
сцементированного керамической связкой. Имеются преимущественно открытые поры весьма сложной нерегулярной конфигурации. Зернистая керамика относится к структурам с непрерывной газовой и прерывистой твердой фазами.
Пористые материалы благодаря высокой пористости и своеобразной структуре обладают специфическими свойствами, резко отличающимися от свойств соответствующих, по химическому составу плотных материалов [2]. Главными определяющими свойствами пористых материалов являются пористость и обуславливаемая ею -плотность.
Цель настоящей работы - получение высокопористой (не менее 90% пор) ячеистой керамики для носителей катализаторов на основе оксида алюминия. Температура обжига не должна превышать 1550°С. Керамика должна иметь высокую механическую прочность для данного типа изделий.
В ходе эксперимента были использованы следующие компоненты:
• Глинозем ГН-1, ГОСТ 6912-84, с размером зерна 40 - 60 мкм.
• Поливиниловый спирт, марка 8/2, ГОСТ 10749-69.
• Пенополиуретан (ППУ) ретикулированный, ГОСТ 30732-2001.
• Фарфор марки ЛТ-1
Несмотря на появление новых способов активации молекул, катализ остаётся основой химического производства и относительная доля каталитических процессов составляет 80 - 90% [2]. Вместе с тем, в условиях ужесточающихся требований по контролю загрязнения атмосферы различными вредными примесями, всё большую роль в процессах очистки отходящих дымовых и
производственных газов играют технологии с использованием катализаторов.
Пористые, огнеупорные материалы играют важную роль в современной технике и применяются в двух главных направлениях. Первым является теплоизоляция и теплозащита. Требования, которым отвечают пористые материалы, используемые в качестве пористой теплоизоляции и теплозащиты, свойственны им благодаря высокой пористости, и значительно меньшей теплоемкости,
температуропроводности, чем у плотных материалов.
Высокопористые проницаемые ячеистые материалы благодаря арочно-лабиринтной макроструктуре обладают высоким коэффициентом внешнего массообмена, продвижению реакционной смеси практически не оказывается сопротивления, при этом развивается турбулентный режим течения со скоростью до 1 м/с. Катализаторы, подученные на основе ВПЯМ, обладают исключительно высокой эффективностью и достаточно высокой прочностью. Простота конструкции и удобство эксплуатации данных катализаторов предоставляют возможность для организации продолжительных процессов с высокой производительностью. А возможность многократного использования и регенерации, делают эти носители для катализаторов максимально привлекательными для
потенциального потребителя.
Список литературы:
1. Гузман И.Я. Высокоогнеупорная пористая керамика. - М.: Металлургия, 1971. - 283с.
2. Леонов А.Н., Сморыго О.Л., Ромашко А.Н., Дечко М.М., Кетов А.А., Новиков Л.А., Танкович В.С. Сравительная оценка свойств блочных носителей сотового и ячеистого строения с точки зрения использования в процессах каталитической очистки газов. /Кинетика и катализ. 1998T.39.N25. С .691-700.
