Физико-химические свойства и каталитическая активность активированного угля, модифицированного кислотными группами

Abstract

Получены образцы и исследованы физико-химические свойства косточкового активированного угля (КАУ), содержащего различные кислотные центры на поверхности. Исследованы каталитические свойства данных систем в реакции дегидратации изопропилового спирта в газовой фазе. Изучено влияние предварительной окислительной обработки КАУ на каталитическую активность образцов. Установлено, что каталитическая активность изученных систем зависит от концентрации и природы кислотных центров, а также в ряде случаев — от предварительной окислительной обработки поверхности КАУ.

Отримано зразки та досліджено фізико-хімічні властивості кісточкового активованого вугілля (КАВ), що містить різні кислотні центри на поверхні. Досліджено каталітичні властивості даних систем у реакції дегідратації ізопропілового спирту в газовій фазі. Вивчено вплив попередньої окиснювальної обробки КАВ на каталітичну активність зразків. Встановлено, що каталітична активність досліджених систем залежить від концентрації та природи кислотних центрів, а також в деяких випадках — від попередньої окиснювальної обробки поверхні КАВ.

Samples of fruit stone activated carbon (KAU) with different acid surface centers (sulfoetheric is 1 mmol/g, phosphate is 1 mmol/g, sulfonate is 0.4 mmol/g, and also supported phosphotungstic acid is 0.5 mmol/g and sulfo-a-metylstyrene is 1 mmol/g) were obtained and their physicochemical properties were studied. It is shown, that with increasing of total content of oxygen containing groups (from 1 up to 8 mmol/g), as a result of preliminary KAU oxidation treatment, the catalytic activity of the KAU with sulfoetheric, phosphate groups and phosphortungstic groups increases. Thus, the catalytic activity of the samples remains the same in the case of the KAUs with sulfo-α-metylstyrene and decreases for the KAUs with sulfonate groups in the case of the KAU oxidised form used. The catalytic properties of the KAU based samples were studied in a gas phase in isopropanol dehydratation. The most active are the KAU samples with sulfoetheric groups, and also supported phosphotungstic acid and sulfo-a-metylstyrene, which temperature of 100 % conversion of isopropanol to propylene were found to be in a range 150—180 °С. However, the sulfoetheric groups at the temperatures range are instable, that results in considerable loss of activity during 2–3 hours of the catalysts work. The observed phenomenon of a temperature hysteresis for isopropanol dehydratation rate is connected with porous structure and independent from chemical nature of supported acidic centres. The KAU specific surface area decreases as a result of both oxidation and support of the sulfo-a-metylstyrene have not influenced essentially on catalytic activity of obtained catalysts.