На основу различитих активних компоненти, хетерогени катализатори се могу поделити на металне и његове соли, металне оксиде и композитне металне оксидне катализаторе; на основу облика могу се поделити на сферне, кратке стубасте и саћасте облике; на основу процеса припреме, могу се поделити на оне које користе подршку и оне које не користе подршку.
Хетерогени{0}}катализатори у чврстом стању у великој мери спречавају губитак катализатора, лакше се одвајају од отпадних вода и имају предности као што су добра активност, добра стабилност и кратак процес третмана;
Међутим, постоји пренос масе између хетерогених фаза катализатора, а суспендоване чврсте материје у отпадној води и реакционим интермедијарима могу проузроковати облагање или блокирање честица катализатора, што доводи до деактивације.
И. Врсте катализатора
(1) Метални/подржани катализатори
У технологији хетерогене каталитичке оксидације, катализатори племенитих метала се широко користе због њихове високе активности, дугог века трајања и снажне прилагодљивости. Катализатори направљени од племенитих метала као што су П, Пд и Ру као активне компоненте не само да имају компатибилна места адсорпције угљоводоника већ и велики број места за адсорпцију кисеоника, која могу брзо да се подвргну активацији кисеоника и адсорпцији угљоводоника како се површинска реакција одвија. Да би се постигла боља дисперзибилност и смањила количина коришћеног метала, импрегнација се често користи за подршку металима на носачима са високим специфичним површинама, као што су Ал3О2, СиО2, активни угаљ, ТиО2, ЦеО2 и ЗрО2.
(2) Метални оксид/подржани катализатори
Избор катализатора у процесима каталитичке оксидације захтева разматрање бројних фактора, као што су својства раствора, каталитички капацитет катализатора и његова термичка стабилност у води. Међу њима, метални оксиди су високо цењени због своје високе стабилности и добре активности.
На основу њихове стабилности, катализатори се могу класификовати на следећи начин: 1. Оксиди који су најстабилнији у условима високе оксидације, као што су титанијум оксид, ванадијум оксид, хром оксид, магнезијум оксид, цинк оксид и алуминијум оксид; 2. Оксиди са умереном стабилношћу, као што су оксид гвожђа, кобалт оксид, никл оксид и оловни оксид; 3. Нестабилни оксиди у високо-оксидационом- стању и племенити метали, као што су платина, паладијум, рутенијум и злато.
(3) Композитни оксид/подржани катализатори
На основу комплементарног принципа регулације каталитичке активности, очекује се да композитни оксидни катализатори постигну већу каталитичку активност. Синергијски ефекти могу повећати активност катализатора и инхибирати растварање активних компоненти. На пример, комбинација ЦоО, ЦуО или НиО са оксидима Фе(ИИИ), Пт или Ру је ефикасан катализатор оксидације.
ИИ Основа за избор катализатора
(1) Избор катализатора
Када бирате катализатор, генерално треба користити катализаторе са следећим карактеристикама:
1. Брза брзина оксидације и бољи контакт фазе, чиме се убрзава реакција;
2. Не-селективно, омогућава потпуну оксидацију;
3. Стабилна физичко-хемијска својства у врућим киселим растворима;
4. Висока активност и дуг животни век на високим температурама, а неосетљив на отрове;
5. Висока механичка чврстоћа и отпорност на хабање.
(2) Избор подршке за катализатор
На основу састава честица носача катализатора, може се грубо поделити у три типа: носачи честица, грубо{0}}зрнасти носачи и супстрати.
Када користите катализаторе, обично се разматрају следеће тачке:
1. Хемијски састав и дисперзија;
2. Површинска физичко-хемијска својства-порозност, адсорпциона, електрохемијска и механичка својства;
3. Дебљина и количина активног материјала који се може оптеретити;
4. Специфична снага и стабилност;
5. Хемијска стабилност;
6. Отпорност на абразију, тврдоћу и чврстоћу на притисак;
7. Учешће у каталитичким реакцијама.
ИИИ Узроци деактивације катализатора
Поред високе активности и добре селективности, катализатори такође морају поседовати добру механичку чврстоћу и стабилност, при чему стабилност утиче на њихову способност деградације активности.
Након периода употребе, катализатори ће доживети деактивацију, првенствено због губитка материјала катализатора и коксовања.
Губитак катализатора је главни узрок деактивације. На овај губитак углавном утиче пХ, што доводи до растварања активних компоненти. Експерименталне студије су показале да пХ отпадних вода има значајан утицај на оксидацију органске материје у течној фази.
На пример, хетерогени озонски катализатори показују ниске стопе реакције и високе стопе деактивације у киселим условима. Губитак катализатора је минималан при пХ 7. Када је пХ већи од 7, али мањи од 9, не долази до губитка катализатора. Међутим, када је пХ већи од 10, брзина реакције остаје ниска. Стога, подешавање пХ вредности може смањити или спречити губитак катализатора.
Коксовање катализатора је још један главни узрок деактивације, такође познат као деактивација загађивања катализатора. Ово је првенствено узроковано таложењем угљеника, азота и других супстанци које настају током реакције на површини катализатора. Инжењерске апликације су потврдиле да неки хетерогени катализатори показују високе стопе деградације у одређеном временском оквиру, након чега следи деактивација. Енергетска фотоелектрохемијска хроматографија (ЕСЦА) анализа површине катализатора открива таложење угљеника, што омета контакт између реактаната у течној фази и површине катализатора, што доводи до деактивације.