Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів
Розроблено оригінальну методику дослідження активності кислотних мембранних каталізаторів, основою якої є створення реакційного пристрою, що містить різнополярні електроди та дві протонопровідні мембрани, крізь які проходить протонний струм. У створеному реакційному пристрої мембрани здатні виконува...
Збережено в:
| Дата: | 2005 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України
2005
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/4021 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів / В.А. Бортишевський, В.О. Євдокименко, С.Л. Мельникова // Катализ и нефтехимия. — 2005. — № 13. — С. 53-57. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-4021 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бортишевський, В.А. Євдокименко, В.О. Мельникова, С.Л. 2009-07-14T12:03:18Z 2009-07-14T12:03:18Z 2005 Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів / В.А. Бортишевський, В.О. Євдокименко, С.Л. Мельникова // Катализ и нефтехимия. — 2005. — № 13. — С. 53-57. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/4021 542.816: 542.97 Розроблено оригінальну методику дослідження активності кислотних мембранних каталізаторів, основою якої є створення реакційного пристрою, що містить різнополярні електроди та дві протонопровідні мембрани, крізь які проходить протонний струм. У створеному реакційному пристрої мембрани здатні виконувати функції каталізаторів, а також виступати як засіб тонкого дозування води в реакційну зону або видалення її із зони реакції з метою досягнення часткової дегідратації поверхні каталізатора. Розроблену методику випробувано у процесі гідратації пропену. Разработана оригинальная методика исследования активности кислотных мембранных катализаторов, в основе которой лежит создание реакционного устройства, включающего разнополярные электроды и две протонпроводящие мембраны, сквозь которые протекает протонный ток. В созданном реакционном устройстве мембраны способны не только выполнять функции катализаторов, но и выступать как средство тонкого дозирования воды либо удаления ее избытка из зоны реакции с целью обеспечения частичной дегидратации поверхности катализатора. Разработанная методика испытана в реакции гидратации пропилена. Original investigation method of acid membrane catalyst activity using reaction device with different polarity electrodes and two proton conducting active membranes has been developed. Membranes may be used as the catalysts as well as the means of dosing for water supply to the reaction zone or water removal from the reactor for the purpose of catalyst surface dehydration. The developed method has been tested in propylene hydration reaction. uk Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів Методика исследования каталитической активности кислотных мембранных катализаторов The method of investigating the catalytic activity of acid membrane catalyst Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів |
| spellingShingle |
Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів Бортишевський, В.А. Євдокименко, В.О. Мельникова, С.Л. |
| title_short |
Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів |
| title_full |
Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів |
| title_fullStr |
Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів |
| title_full_unstemmed |
Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів |
| title_sort |
методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів |
| author |
Бортишевський, В.А. Євдокименко, В.О. Мельникова, С.Л. |
| author_facet |
Бортишевський, В.А. Євдокименко, В.О. Мельникова, С.Л. |
| publishDate |
2005 |
| language |
Ukrainian |
| publisher |
Інститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Методика исследования каталитической активности кислотных мембранных катализаторов The method of investigating the catalytic activity of acid membrane catalyst |
| description |
Розроблено оригінальну методику дослідження активності кислотних мембранних каталізаторів, основою якої є створення реакційного пристрою, що містить різнополярні електроди та дві протонопровідні мембрани, крізь які проходить протонний струм. У створеному реакційному пристрої мембрани здатні виконувати функції каталізаторів, а також виступати як засіб тонкого дозування води в реакційну зону або видалення її із зони реакції з метою досягнення часткової дегідратації поверхні каталізатора. Розроблену методику випробувано у процесі гідратації пропену.
Разработана оригинальная методика исследования активности кислотных мембранных катализаторов, в основе которой лежит создание реакционного устройства, включающего разнополярные электроды и две протонпроводящие мембраны, сквозь которые протекает протонный ток. В созданном реакционном устройстве мембраны способны не только выполнять функции катализаторов, но и выступать как средство тонкого дозирования воды либо удаления ее избытка из зоны реакции с целью обеспечения частичной дегидратации поверхности катализатора. Разработанная методика испытана в реакции гидратации пропилена.
Original investigation method of acid membrane catalyst activity using reaction device with different polarity electrodes and two proton conducting active membranes has been developed. Membranes may be used as the catalysts as well as the means of dosing for water supply to the reaction zone or water removal from the reactor for the purpose of catalyst surface dehydration. The developed method has been tested in propylene hydration reaction.
|
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/4021 |
| citation_txt |
Методика дослідження каталітичної активності кислотних мембранних каталізаторів / В.А. Бортишевський, В.О. Євдокименко, С.Л. Мельникова // Катализ и нефтехимия. — 2005. — № 13. — С. 53-57. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT bortiševsʹkiiva metodikadoslídžennâkatalítičnoíaktivnostíkislotnihmembrannihkatalízatorív AT êvdokimenkovo metodikadoslídžennâkatalítičnoíaktivnostíkislotnihmembrannihkatalízatorív AT melʹnikovasl metodikadoslídžennâkatalítičnoíaktivnostíkislotnihmembrannihkatalízatorív AT bortiševsʹkiiva metodikaissledovaniâkatalitičeskoiaktivnostikislotnyhmembrannyhkatalizatorov AT êvdokimenkovo metodikaissledovaniâkatalitičeskoiaktivnostikislotnyhmembrannyhkatalizatorov AT melʹnikovasl metodikaissledovaniâkatalitičeskoiaktivnostikislotnyhmembrannyhkatalizatorov AT bortiševsʹkiiva themethodofinvestigatingthecatalyticactivityofacidmembranecatalyst AT êvdokimenkovo themethodofinvestigatingthecatalyticactivityofacidmembranecatalyst AT melʹnikovasl themethodofinvestigatingthecatalyticactivityofacidmembranecatalyst |
| first_indexed |
2025-11-26T20:51:14Z |
| last_indexed |
2025-11-26T20:51:14Z |
| _version_ |
1850774714077675520 |
| fulltext |
Катализ и нефтехимия, 2005, №13 53
УДК 542.816: 542.97 © 2005
Методика дослідження каталітичної активності
кислотних мембранних каталізаторів
В.А. Бортишевський, В.О. Євдокименко, С.Л. Мельникова
Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України,
Україна, 02094 Київ, вул. Мурманська, 1; факс (044) 573-25-52
Розроблено оригінальну методику дослідження активності кислотних мембранних каталізаторів, основою
якої є створення реакційного пристрою, що містить різнополярні електроди та дві протонопровідні мем-
брани, крізь які проходить протонний струм. У створеному реакційному пристрої мембрани здатні вико-
нувати функції каталізаторів, а також виступати як засіб тонкого дозування води в реакційну зону або ви-
далення її із зони реакції з метою досягнення часткової дегідратації поверхні каталізатора. Розроблену ме-
тодику випробувано у процесі гідратації пропену.
Мембранний каталіз – нова галузь хімічної техно-
логії, перспективність якої визначається вищою селек-
тивністю, активністю і стабільністю мембранних ката-
лізаторів порівняно з традиційними [1–3]. Специфіка
мембранного каталізу полягає у тому, що, крім стадій
сорбції, транспорту та каталітичного перетворення ре-
агентів, особлива роль належить селективному розді-
ленню продуктів реакції. Для дослідження каталітич-
ної активності мембранних каталізаторів непридатні ні
проточні реактори градієнтного типу, ні проточно-
циркуляційні безградієнтні реактори, широко викорис-
товувані для вивчення властивостей гранульованих
каталізаторів [4]. Найбільші проблеми під час дослі-
дження мембранних каталізаторів виникають у тих
випадках, коли вихідні реагенти подають з різних боків
мембрани, а масоперенос здійснюється внаслідок різ-
ниці концентрацій, температур і тисків. Методики,
розроблені для таких умов, наприклад вивчення ката-
літичної активності протонопровідних мембран і ви-
пробування їх у реакції гідратації олефінів, нам неві-
домі. Мета роботи полягала у cтворенні такої методи-
ки. Модельною реакцією обрано реакцію гідратації
пропену.
Каталізаторами слугували термостійкі перфторсу-
льфовані полімерні мембрани МФ-4-СК, люб’язно на-
дані нам С.В.Тимофєєвим (АТ “Пластполімер”, Санкт-
Петербург, Росія). Робоча площа однієї мембрани ста-
новила 50 см2, товщина – 0,2 мм, повна обмінна єм-
ність – 0,83 мг⋅екв/г. Дослідження виконували на ката-
літичній лабораторній установці для вивчення реакції
гідратації олефінів і дегідратації спиртів [5], в якій про-
точний реактор було замінено на реакційний пристрій
для вивчення каталітичної активності мембранних ка-
талізаторів (рис. 1). Досліджувані протонопровідні
мембрани 1 і 2, розділені кільцем-вставкою 3, утворю-
ють реакційну зону – мембранний мішок, всередині
якого розташовується катод 4, а за межами – анод 5.
Простір між мембраною 1 і анодом 5 утворює анодну
зону, яку заповнюють електролітом. Простір між мем-
браною 2 і катодом 4 утворює реакційно-катодну зону,
поза якою впритул до мембрани 2 розташовано катод
6, а простір між катодом 6 і корпусом 7 утворює като-
дну зону. Катоди 4 і 6 виконані в формі дисків із нер-
жавіючої сітки, вкритої шаром паладієвої черні за-
втовшки 10–20 мкм. Анод 5 виготовлено з графіту. З
метою створення герметичності електроди 4–6 закри-
вали циліндричними стаканами з нержавіючої сталі,
які стягували фланцями 8. До стаканів приєднували
електронагрівачі 9, за допомогою яких температура в
реакційному просторі підтримувалась в діапазоні 40–
200 °С з точністю до 0,5 °С. Контроль температури
здійснювали за допомогою термопар 10.
На виході з анодної, реакційно-катодної і катодної
зон було встановлено відповідні сепаратори для відо-
кремлення газової фази від рідкої. Для запобігання руй-
нуванню мембран у системі підтримували необхідний
постійний тиск за допомогою пружинних пропорційних
регуляторів тиску, розташованих на кожній лінії.
Підвищений тиск у системі створювали з викорис-
танням зневодненого і очищеного від кисню стиснуто-
го аргону. Розчин електроліту – сірчаної кислоти кон-
центрацією 0,3 г⋅екв/дм3 – зі швидкістю 10–15 г/год
прокачували крізь анодну зону плунжерним насосом,
після чого між електродами 4 і 5 від джерела постійної
напруги типу БП-44 накладали задану різницю потен-
ціалів. Утворені під час електролітичної дисоціації
розчину Н2SO4 гідроксили на аноді 5 окиснювалися до
вільного кисню, який відпрацьованим електролітом
виносився з анодної зони до анодного сепаратора. Гід-
ратовані протони крізь протонопровідну мембрану 1
спрямовували до катода 4, де протони відновлювалися,
рекомбінувалися і у вигляді молекулярного водню
надходили до катодного сепаратора. Вода, що стано-
вила гідратну оболонку протона під час його транспор-
ту, вивільнялася і в подальшому виступала як гідрату-
ючий агент. Кількісну оцінку транспортованої до реак-
54 Катализ и нефтехимия, 2005, №13
Рис. 1. Схема мембранного реактора для дослідження ка-
талізаторів: 1, 2 – каталітичні протонопровідні мембрани;
3 – кільце-вставка; 4, 6 – катод; 5 – анод; 7 – корпус реак-
тора; 8 – фіксуючі діелектричні фланці; 9 – електронагрі-
вачі; 10 – термопари
ційно-катодної зони води здійснювали прямим ваго-
вим методом – визначенням її маси, перенесеної до
моменту подачі олефіну за одиницю часу крізь мем-
брану 1 з анодної зони за заданих значень швидкості
прокачування електроліту та напруги, накладеної на
електроди. Потік протонів крізь мембрани контролю-
вали за показниками амперметра у зовнішньому колі,
який фіксував найменші зміни сили протонного стру-
му, та за результатами газохроматографічного аналізу
водню у газовій фазі, що надходила до катодного сепа-
ратора [6]. Одержані дані дали змогу встановити гра-
дуювальні залежності швидкості подачі води в реак-
ційну зону від сили протонного струму, створеного
накладанням зовнішньої напруги між катодом 4 і ано-
дом 5 за умов перебігу реакції гідратації.
Під час дослідження реакції гідратації пропену воду
у вигляді протонованого аквакомплексу дозували в
реакційний простір крізь мембрану 1 зі швидкістю 3,7–
6 г/год, а пропен чистотою 98,8 % подавали з нижньої
частини реакційної зони за допомогою плунжерного
насосу зі швидкістю 3–4,5 г/год. Реакцію вели протя-
гом 8–10 год із щогодинним газохроматографічним
контролем продуктів реакції [7].
Маса води, що може бути перенесена у ви-
гляді гідратної оболонки протонів крізь мембра-
ну, залежить від декількох факторів:
– хімічної будови, структури і ступеня суль-
фування матеріалу мембрани;
– температури, тиску і відповідно вологоєм-
ності мембрани;
– накладеної зовнішньої напруги.
На рис. 2 наведено силу протонного струму
(крива 1) і швидкість перенесення води крізь
мембрану (крива 2) залежно від температури за
атмосферного тиску і фіксованої напруги на
електродах. Зміна протонної провідності мем-
брани з температурою має складний характер:
відрізки лінійного монотонного зростання пара-
метрів чергуються з ділянками різкого підйому і
зміни кута нахилу залежності. Закономірності,
що спостерігали, відповідають відомому рів-
нянню Онзагера–Фуоса [8]. Залежність кількості
перенесеної протонним струмом крізь мембрану
води в інтервалі температур 50–85 °С (крива 2)
дуже добре корелює з відповідною температур-
ною залежністю протонного струму (крива 1).
Вище температури кипіння води спостерігали
різке падіння сили протонного струму, яка при
110–130 °С стає зникомо малою, що зумовлено
зневодненням мембрани і, як наслідок, пору-
шенням процесу перенесення протонів [9]. Від-
новлення протонопровідних властивостей мембран за
температур, що перевищують 100 °С, є можливим ли-
ше за умов збільшення їх вологоємності. Останнє дося-
гається підвищенням загального тиску в системі [10].
Рис. 2. Залежність сили протонного струму (крива 1) та
маси перенесеної води (крива 2) крізь мембрану МФ-4-
СК від температури за атмосферного тиску
16
0
70
(−)
H2O +H2SO4
Катод (−)
~ ~
C3H6
Анод (+)
Каталізат
(до сепаратора)
H2 + H2O +Ar
(до сепаратора)
O2 ↑ +H2O +H2SO4
(до сепаратора) Ar
10
1
8
9
2
3
4
5
6
7
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
10 30 50 70 90 110 130
Температура, оС
С
ил
а
ст
ру
му
, А
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
М
ас
а
пе
ре
не
се
но
ї в
од
и,
г
/г
од
1
2
Катализ и нефтехимия, 2005, №13 55
Рис. 3. Залежність сили протонного струму крізь мембра-
ну МФ-4-СК від температури за різних значень тиску в си-
стемі: 1 – 0,09; 2 – 0,14; 3 – 0,3; 4 – 0,5; 5 – 0,6 МПа
Рис. 5. Зміна розміру гідратної сфери транспортованого
протона під час проходу крізь мембрану МФ-4-СК від те-
мператури
Вплив підвищення тиску до 0,6 МПа на протонну
провідність мембрани за різних температур ілюстру-
ють залежності, наведені на рис. 3. Як засвідчують
отримані результати, за умов насичення транспортних
пор мембрани молекулами води сила протонного стру-
му за постійної зовнішньої напруги майже не залежить
від температури (рис. 3, див. пунктир). Таку закономір-
ність спостерігали лише тоді, коли за заданої темпера-
тури тиск дорівнював або перевищував тиск насичених
парів води. За цих умов мембрана характеризувалася
100%-ю вологоємністю, що забезпечувало максималь-
но можливу протонну провідність досліджуваного ма-
теріалу. Саму мембрану можна розглядати як постача-
льника води із зони з високою концентрацією (анодної)
до зони з низькою концентрацією (реакційно-
катодної). Ми показали, що маса води, яка транспорту-
ється за одиницю часу крізь мембрану у складі гідрат-
ної сфери протону, за сталих умов стабільна.
Зміна умов експерименту – температури за постій-
ного тиску (рис. 2), тиску за постійної температури
(рис. 3) – або зовнішньої напруги за постійних темпе-
ратури і тиску (рис. 4) – супроводжувалося виникнен-
ням функціональної залежності маси перенесеної крізь
мембрану води від сили струму. Детальне вивчення
таких закономірностей може бути передумовою ство-
рення на базі мембран тонкого дозувального пристрою
для подачі води в реакційний простір або відведення
надлишкової води із зони реакції.
На особливу увагу заслуговує залежність зміни ма-
си води, перенесеної крізь мембрани 1 і 2, від сили
протонного струму за температури 160 °С та тиску
2,0 МПа (рис. 4). Варіювання силою струму крізь мем-
брани здійснювали зміною накладеної на електроди 4 і
5 й 6 і 5 напруги від 1,5 до 12 В. Хоча закономірності
транспортування води крізь мембрани 1 і 2 збігаються,
проте за однакових експериментальних умов (темпера-
Рис. 4. Залежність маси перенесеної води крізь мем-
брану 1 (крива 1) та мембрану 2 (крива 2) від сили
протонного струму за температури 160 °С і тиску
2,0 МПа
Рис. 6. Залежність виходу пропан-2-олу у часі в реакції гід-
ратації пропену від сили протонного струму: крива 1 – крізь
мембрану 1 за відсутності напруги на мембрані 2; крива 2 –
за фіксованої силі струму (40 мА) крізь мембрану 1
0
20
40
60
80
100
120
140
160
60 80 100 120 140 160 180
Температура, oC
С
ил
а
ст
ру
му
, м
А
2
1
3 4 5
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Час перебігу реакції, год
В
их
ід
п
ро
па
н-
2-
ол
у,
г
/г
од
I2=100 мА I2=125 мА I2=180 мА
I1=40 мА I1=80 мА I1=120 мА
1
2
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
60 70 80 90 100 110
Температура, °С
n
H
2O
/
H
+
0
1
2
3
4
5
6
40 60 80 100 120 140 160 180
Сила струму, мА
М
ас
а
пе
ре
не
се
но
ї в
од
и,
г
/г
од 1
2
56 Катализ и нефтехимия, 2005, №13
тура, тиск, сила протонного струму) крізь мембра-
ну 2 за 1 год транспортовано в 3 рази менше води, ніж
крізь мембрану 1 (рис. 4, криві 1 і 2). Вода крізь прото-
нопровідні мембрани здатна переноситись лише у
складі гідратної оболонки протона, тому зниження
транспорту води крізь мембрану 2 можна пояснити
лише зменшенням кількості її молекул у гідратній сфе-
рі протонів, що проходять крізь мембрану. Останнє
цілком вірогідно, оскільки, по-перше, вологоємність
мембрани 2, розташованої на межі реакційно-катодної
і безводної катодної зони, є значно нижчою за волого-
ємність мембрани 1, що контактує з водним розчином
електроліту; по-друге, зміна складу протонного аква-
комплексу можлива на шляху перетинання протонами
реакційно-катодної зони, що постійно продувається
пропеном у суміші з сухим аргоном.
Аналогічне зменшення маси води, перенесеної у
складі протонного аквакомплексу, спостережено під
час дослідження впливу температури на розмір гідрат-
ної сфери протона за атмосферного тиску (рис. 5). Як
засвідчують наведені дані, триразового зменшення ма-
си води, перенесеної крізь мембрану у складі протон-
ного комплексу за атмосферного тиску, можна досягти
підвищенням температури у системі на 50–55 °С. За
умов підвищеного тиску (2,0 МПа) для досягнення то-
го ж ступеня висушування мембрани 2 потрібно було
б, ймовірно, підвищити температуру суттєвіше, що є
неможливим для полімерних сульфокатіонітних мем-
бран. Таким чином, на прикладі функціонування мем-
брани 2 за заданих умов ми експериментально довели,
що потік протонів крізь протонопровідний матеріал
здатний діяти як водовіднімальний агент.
Розглядаючи протонопровідну мембрану МФ-4-СК
як кислотний каталізатор, слід зазначити, що на знево-
дненій поверхні мембрани змінюватиметься структура
активного центру і підвищуватиметься його кислот-
ність. Це припущення стосується лише оберненої до
реакційно-катодної зони поверхні мембрани 2, тобто
внутрішні поверхні двох ідентичних мембран, що об-
межують реакційно-катодну зону, матимуть, на наш
погляд, різну каталітичну активність.
З метою підтвердження зробленого припущення
створений нами реакційний пристрій (рис. 1), що міс-
тив дві однакові мембрани МФ-4-СК, був випробува-
ний в реакції гідратації пропену за умов протікання
протонного струму лише крізь мембрану 1 або обидві
мембрани. Температура реакції становила 160 °С, тиск –
2,0 МПа, масова швидкість подачі пропену – від 3,0 до
4,5 г/год. Пропен подавали плунжерним насосом, а во-
да у зону реакції надходила крізь мембрану 1 під дією
протонного струму.
Одержані результати наведено на рис. 6. Крива 1
відповідає виходу пропан-2-олу у часі залежно від сили
протонного струму I1 крізь мембрану 1, коли на мем-
брану 2 напругу не накладали. За умови значення про-
тонного струму 40 мА, згідно з градуювальною залеж-
ністю (рис. 4, крива 1), швидкість подачі води крізь
мембрану 1 в реакційно-катодну зону становила 3,7
г/год, і вихід пропан-2-олу досягав 0,06 г/год (рис. 6,
крива 1). З підвищенням сили протонного струму крізь
мембрану 1 до 80 мА і далі до 120 мА, відповідно до
градуювальної залежності (рис. 4), швидкість подачі
води монотонно зростала і становила 5,2 г/год при I1 =
= 120 мА. Ступінь зволоження поверхонь мембран,
розташованих усередині “мембранного мішка”, відпо-
відно зростав, а каталітична активність мембран в реа-
кції гідратації прогнозовано падала (рис. 6, крива 1).
Крива 2 на рис. 6 відбиває вихід спирту за умов, коли
при збереженні постійним значення сили протонного
струму крізь мембрану 1 (I1 = 40 мА) здійснювалось
варіювання силою струму I2 крізь мембрану 2 від 100
до 180 мА. Як засвідчують наведені результати (крива
2), зі зростанням I2 вихід пропан-2-олу зростав і досяг
значення 0,11 г/год при I2 = 180 мА, що майже удвічі
перевищує результат, одержаний в умовах протікання
протонного струму силою 40 мА лише крізь мембрану
1. Одержаний позитивний результат зумовлений вилу-
ченням надлишку води із зони реакції сильним про-
тонним струмом. Це пояснюється як підвищенням сту-
пеня кислотності внутрішньої поверхні мембрани 2, так
і поліпшенням розчинності пропену в реакційній суміші
через збільшення концентрації в ній пропан-2-олу.
Отже, в результаті проведених досліджень модель-
ної реакції гідратації пропену на фторсульфованій по-
лімерній мембрані МФ-4-СК створено оригінальну
методику дослідження каталітичних властивостей про-
тонопровідних мембран у широкому діапазоні темпе-
ратур і тисків. Особливістю розробленої методики є
можливість тонкого дозування води в реакційну зону
та вилучення надлишків її у потоці гідратованих про-
тонів. Досягнуте збільшення ефективності реакції гід-
ратації у запропонованому “мембранному мішку” мо-
жна пояснити створенням сприятливих умов для під-
вищення кислотності каталізатора та поліпшенням ма-
крокінетичних параметрів перебігу реакції, встанов-
лення взаємного впливу яких потребує подальших до-
сліджень.
1. Saracco G., Specchia V., Catal. Rev., 1994, 36 (2),
305–384.
2. Багоцкий В.С., Проблемы электрокатализа, Мо-
сква, Наука, 1980, 8–22.
3. Ярославцев А.Б., Никоненко В.В., Заболоцкий
В.И., Успехи химии, 2003, 72 (5), 436–470.
4. Андерсон Р., Экспериментальные методы ис-
следования катализа, Москва, Мир, 1972.
5. Корж Р.В., Бортишевський В.А., Мельникова
С.Л. та ін., Укр. хім. журн., 2004, 70 (6), 91–95.
6. Ткаченко Т.В., Бортышевский В.А., Моторный
В.Г., Катализ и нефтехимия, 2003, (12), 84–88.
Катализ и нефтехимия, 2005, №13 57
7. Гольдберг К.А., Вигдергауз М.С., Введение в га-
зовую хроматографию, Москва, Химия, 1990., 237–
238.
8. Антропов Л.І., Теоретична електрохімія, Київ,
Либідь, 1993, 101–155.
9. Дюплесси Р., Эскоубе М., Родмак Б. и др., Вода в
полимерах, Под ред. С. Роуленда, Москва, Мир, 1984,
443–456.
10. Alberti G., Casciola M., Solid State Ionics, 2001,
145, 3–16.
Надійшла до редакції 16.07.2004 р.
Методика исследования каталитической активности
кислотных мембранных катализаторов
В.А. Бортышевский, В.А. Евдокименко, С.Л. Мельникова
Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины,
Украина, 02094 Киев, ул. Мурманская, 1; факс (044) 573-25-52
Разработана оригинальная методика исследования активности кислотных мембранных катализаторов,
в основе которой лежит создание реакционного устройства, включающего разнополярные электроды и
две протонпроводящие мембраны, сквозь которые протекает протонный ток. В созданном реакцион-
ном устройстве мембраны способны не только выполнять функции катализаторов, но и выступать как
средство тонкого дозирования воды либо удаления ее избытка из зоны реакции с целью обеспечения
частичной дегидратации поверхности катализатора. Разработанная методика испытана в реакции гид-
ратации пропилена.
The method of investigating the catalytic activity
of acid membrane catalyst
V.А. Bortyshevsky, V.A. Yevdokymenko, S.L. Melnykova
Institute of Bioorganic Chemistry and Petroсhemistry of NAS of Ukraine,
1, Murmanskaya Str., Kyiv, 02094 Ukraine, Fax: (044) 573-25-52
Original investigation method of acid membrane catalyst activity using reaction device with different polarity
electrodes and two proton conducting active membranes has been developed. Membranes may be used as the
catalysts as well as the means of dosing for water supply to the reaction zone or water removal from the reactor
for the purpose of catalyst surface dehydration. The developed method has been tested in propylene hydration
reaction.
|