浸漬法介紹分析

1、浸漬法概述以浸漬為關(guān)鍵和特殊步驟制造催化劑的方法稱浸漬法，也是目前催化劑工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種方法。浸漬法是基于活性組分（含助催化劑）以鹽溶液形態(tài)浸漬到多孔載體上并滲透到內(nèi)表面，而形成高效催化劑的原理。通常將含有活性物質(zhì)的液體去浸各類載體，當浸漬平衡后，去掉剩余液體，再進行與沉淀法相同的干燥、焙燒、活化等工序后處理。經(jīng)干燥，將水分蒸發(fā)逸出，可使活性組分的鹽類遺留在載體的內(nèi)表面上，這些金屬和金屬氧化物的鹽類均勻分布在載體的細孔中，經(jīng)加熱分解及活化后，即得高度分散的載體催化劑?；钚匀芤罕仨毥谳d體上，常用的多孔性載體有氧化鋁、氧化硅、活性炭、硅酸鋁、硅藻土、浮石、石棉、陶土、氧化鎂、活性白土等，

2、可以用粉狀的，也可以用成型后的顆粒狀的。氧化鋁和氧化硅這些氧化物載體，就像表面具有吸附性能的大多數(shù)活性炭一樣，很容易被水溶液浸濕。另外，毛細管作用力可確保液體被吸人到整個多孔結(jié)構(gòu)中，甚至一端封閉的毛細管也將被填滿，而氣體在液體中的溶解則有助于過程的進行，但也有些載體難于浸濕，例如高度石墨化或沒有化學(xué)吸附氧的碳就是這樣，可用有機溶劑或?qū)⑤d體在抽空下浸漬。浸漬法有以下優(yōu)點：第一，附載組分多數(shù)情況下僅僅分布在載體表面上，利用率高、用量少、成本低，這對鉑、銠、鈀、銥等貴金屬型負載催化劑特別有意義，可節(jié)省大量貴金屬；第二，可以用市售的、已成形的、規(guī)格化的載體材料，省去催化劑成型步驟。第三，可通過選擇適當

3、的載體，為催化劑提供所需物理結(jié)構(gòu)特性，如比表面、孔半徑、機械強度、熱導(dǎo)率等?？梢娊n法是一種簡單易行而且經(jīng)濟的方法。廣泛用于制備負載型催化劑，尤其是低含量的貴金屬附載型催化劑。其缺點是其焙燒熱分解工序常產(chǎn)生廢氣污染。浸漬法工藝浸漬法可分為粉狀載體浸漬法和粒狀載體浸漬法兩種工藝，其特點可由流程圖看出。粒狀載體浸漬法工藝如圖62所示。粒狀載體浸漬前通常先做成一定形狀，抽空載體后用溶液接觸載體，并加入適量的競爭吸附劑。也可將活性組分溶液噴射到轉(zhuǎn)動的容器中翻滾到載體上，然后可用過濾、傾析及離心等方法除去過剩溶液。粉狀載體浸漬法與粒狀載體浸漬法類似，但需增加壓片、擠條或成球等成形步驟，其流程見圖63。浸

4、漬的方法對催化劑的性能影響較大，粒狀載體浸漬時，催化劑表面結(jié)構(gòu)取決于載體顆粒的表面結(jié)構(gòu)，如比表面、孔隙率、孔徑大小等，催化反應(yīng)速率不同，對催化劑表面結(jié)構(gòu)的要求也不同。沉積在催化劑載體的金屬的最終分散度取決于許多因素的相互作用，這些因素包括浸漬方法、吸附的強度，以吸留溶質(zhì)形式存在的金屬化合物相比于吸附在孔壁上的物種的程度，以及加熱與干燥時發(fā)生的化學(xué)變化等。雖然浸漬過程中，大多數(shù)金屬試劑都可以不同程度地吸附在載體上，但是吸附過程相當復(fù)雜，不同類型的吸附都可能發(fā)生，可以是金屬離子與含有羥基的表面吸附；也可以是含有堿金屬及堿土金屬離子的表面進行陽離子交換。載體的表面結(jié)構(gòu)還可能因浸漬步驟不同加以改變，從

5、而更改表面的吸附特性。這些在工藝實施過程中必須加以考慮。若載體遭受浸蝕，情況會更復(fù)雜，在高pH值下硅膠要受浸蝕，而高表面積的氧化鋁則無論在過高或過低pH值下都要受浸蝕，在用酸性液體浸漬氧化鋁載體的過程中，部分氧化鋁會首先發(fā)生溶解，并隨著pH值的增高接著要發(fā)生沉淀，最好用緩沖劑來控制這個效應(yīng)載體原料 載體原料水-混 合干燥成型浸漬干燥焙燒分解過篩包裝成品圖 6-2 粒狀載體浸漬法工藝流程圖粉狀載體浸漬溶液水-浸漬一沉淀劑過濾洗滌干燥焙燒分解混合成型過篩包裝成品圖63粉狀載體浸漬法工藝流程圖例如，鉑試劑氯鉑酸H2PtCl是常吸附在氧化鋁或活性炭上，但在硅膠上則不能吸附，采用初濕法(吸干浸漬)，可以

6、使氧化鋁顆粒的外部沉積上很薄的鉑殼層，用于防止快速反應(yīng)的擴散是很有好處的。如要取得更均勻的分散可以用競爭吸附的方法，即往溶液中加入硝酸或鹽酸來降低氯鉑離子的吸附性，由此造成更為均勻的沉積。另一方面，鉑可以Pt(NH3)4C13形式與氧化鋁作用，在此情況下，鉑是處于陰離子形式。它不太容易吸附在氧化鋁上，但可較強地吸附在硅膠上。如想制備不含鹵素的催化劑，則可選用如二氨基二硝基鉑Pt(NH3)2(N02)2這樣的化合物，通過往浸漬液中加入有機酸，例如檸檬酸的方法，也能在催化劑顆粒的稍靠里邊的地方埋置一層催化劑的物質(zhì)，可抑制有毒物沉積在催化劑載體外殼表面，增加催化劑的壽命。用于汽車發(fā)動機排氣污染物氧化

7、的負載型鉑催化劑就是一例。一般來說，若試劑有充分時間擴散，及副反應(yīng)不為主的話，使用過量溶液的浸漬法可使吸附物基本上均勻沉淀。倘若最初的吸附不均勻，并且不強的話，即使載體小球離開溶液，擴散還要繼續(xù)，會使分布更均勻。浸漬法分類過量浸漬法本法系將載體泡人過量的浸漬溶液中，即浸漬溶液體積超過載體可吸收體積，待吸附平衡后，濾去過剩溶液，干燥、活化后便得催化劑成品。通常借調(diào)節(jié)浸漬溶液的濃度和體積控制附載量。附載量的計算有兩種方法。一是從載體出發(fā)，令載體對某一活性物質(zhì)的比吸附量為W(每克載體的吸附量），由于孔徑大小不一，活性物質(zhì)只能進人大于某一孔徑的孔隙中，以y代表這部分孔隙的體積，設(shè)m為活性物質(zhì)在溶液中的

8、濃度，則吸附平衡后載體對該活性物質(zhì)的附載量Wi為：Wi=VmW如果吸附量很小，則Wi=Vm二是從浸漬溶液考慮，附載量等于浸漬前溶液的體積與濃度之乘積，減去浸漬后溶液的體積與濃度之乘積。然而，這兩種計算方法不甚準確，僅供參考。等體積浸漬法將載體浸入到過量溶液中，整釜溶液的成分將隨著載體的浸漬而被改變，釋放到溶液中的碎物可形成淤泥，使浸漬難于完全使用操作溶液。因而工業(yè)上使用等體積浸漬法（吸干浸漬法），即將載體浸到初濕程度，計算好溶液的體積，做到更準確地控制浸漬工藝。工業(yè)上，可以用噴霧使載體與適當濃度的溶液接觸，溶液的量相當于已知的總孔體積，這樣做可以準確控制即將摻入催化劑中的活性組織的量。各個顆粒

9、都可達到良好的重復(fù)性，但在一次浸漬中所能達到最大負載量，要受溶劑溶解度的限制。在任何情況下，制成的催化劑通常都要經(jīng)過干燥與焙燒。在少數(shù)情況下，為使得有效組分更均勻地分散，可將浸漬過的催化劑浸入到一種試劑中，以使發(fā)生沉淀，從而可使活性組分固定在催化劑內(nèi)部。本法將載體與它可吸收體積的浸漬溶液相混合，由于浸漬溶液的體積與載體的微孔體積相當，只要充分混合，浸漬溶液恰好浸透載體顆粒而無過剩，可省略廢液的過濾與回收。但是必須注意，浸漬溶液體積是浸漬化合物性質(zhì)和浸漬溶液黏度的函數(shù)。確定浸漬溶液體積，應(yīng)預(yù)先進行試驗測定。等體積浸漬可以連續(xù)或間斷進行，設(shè)備投資少，生產(chǎn)能力大，能精確調(diào)節(jié)附載量，所以工業(yè)上廣泛采用

10、。多次浸漬法本法即浸漬、干燥、焙燒反復(fù)進行數(shù)次。采用這種方法的原因有兩點。第一，浸漬化合物的溶解度小，一次浸漬不能得到足夠大的附載量，需要重復(fù)浸漬多次；第二，為避免多組分浸漬化合物各組分間的競爭吸附，應(yīng)將各別組分按秩序先后浸漬。每次浸漬后，必須進行干燥和焙燒，使之轉(zhuǎn)化為不溶性的物質(zhì)，這樣可以防止上次浸載在載體的化合物在下一次浸漬時又溶解到溶液中，也可以提高下一次浸漬時載體的吸收量。例如，加氫脫硫CO2O3-MoO3A12（）3催化劑的制備，可將氧化鋁先用鈷鹽溶液浸漬，干燥、焙燒后再用鉬鹽溶液按上述步驟處理。必須注意每次浸漬時附載量的提高情況。隨著浸漬次數(shù)的增加，每次附載增量將減少。多次浸漬法工

11、藝過程復(fù)雜，勞動效率低，生產(chǎn)成本高，除非上述特殊情況，應(yīng)盡量少采用。浸漬沉淀法本法是在浸漬法的基礎(chǔ)上輔以均勻沉淀法發(fā)展起來的一種新方法，即在浸漬液中預(yù)先配人沉淀劑母體，待浸漬單元操作完成之后，加熱升溫使待沉淀組分沉積在載體表面上。此法可以用來制備比浸漬法分布更加均勻的金屬或金屬氧化物負載型催化劑。硫化床噴灑浸漬法浸漬溶液直接噴灑到流化床中處于流化狀態(tài)的載體中，完成浸漬以后，升溫干燥和焙燒。在流化床內(nèi)可一次完成浸漬、干燥、分解和活化過程。流化床內(nèi)放置一定量的多孔載體顆粒，通人氣體使載體硫化，再通過噴嘴將浸漬液向下或用煙道氣對浸漬后的載體進行硫化干燥，然后升高床溫使負載的鹽類分解，逸出不起催化作用

12、的揮發(fā)組分，最后用高溫?zé)煹罋饣罨呋瘎?，活化后鼓人冷空氣進行冷卻，然后卸出催化劑。鼓風(fēng)機送來的空氣分兩路，一路經(jīng)加熱器進人流化床，使載體顆粒硫化，廢氣在床頂接管3放空；另一路進入噴嘴的套管內(nèi)，用以霧化浸漬液。載體由床頂加料口加人，催化劑由分布板上卸料口6卸出。該法適用于多孔載體的浸漬，制得的催化劑與浸漬法沒有區(qū)別，但具有流程簡單、操作方便、周期短、勞動條件好等優(yōu)點。不足的是成品率低（在80%90%以下）、催化劑易結(jié)塊、性質(zhì)不均勻等。蒸氣相浸漬法除了溶液浸漬之外，亦可借助浸漬化合物的揮發(fā)性，以蒸氣相的形式將它附載到載體上。這種方法首先應(yīng)用正丁烷異構(gòu)化過程中的催化劑，催化劑為A1C13鐵釩土。在反

13、應(yīng)器內(nèi)先裝入鐵釩土載體，然后以熱的正丁烷氣流將活性組分A1C13氣溫升，而有足夠的AICl3沉淀在載體鐵礬土上后氣化，并使A1C13微粒與丁烷一起通過鐵礬土載體的反應(yīng)器，當附載量足夠時，便轉(zhuǎn)入異構(gòu)化反應(yīng)。用此法制備的催化劑，在使用過程中活性組分也容易流失。為了維持催化性穩(wěn)定，必須連續(xù)補加浸漬組分。適用于蒸氣相浸漬法的活性組分沸點通常比較低。浸漬時間的計算，浸漬后載體的干燥怎么處理，如果浸漬2小時后是否直接進行烘干處理呢，還是自然干，那么這個時間怎么處理呢？浸漬時間的計算：這個沒有一定的要求，因為浸漬液一般正好被吸附，個人感覺要有一點點過量，就是浸漬后搖勻，底下殘留一點點液體，半小時后再搖一次，

14、就完了。干燥：干燥過程比較重要，浸漬后的催化劑放在透氣的鐵網(wǎng)上比較好，否則干燥過程中容易引起浸漬液遷移，浸漬不均勻，建議旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。意見1烘干是焙燒的預(yù)處理，如果烘干沒處理好，對活性組分的分布影響相當大，還有好像浸漬2小時好像不大夠哦，因為是利用毛細現(xiàn)象對活性組分的固載化，所以吸附速度不會很快，如果過早的烘干會使大部分活性組分沒充分進入孔道，很容易造成組分分布不均以及后期的活性。要是摟主時間夠的話建議浸漬24小時。焙燒是一個組分再分布的過程，可達到組分重新遷移分布的效果，但是遷移不可能太明顯，遷移最大的就是已經(jīng)進入孔道內(nèi)的組分，換句話說，進入內(nèi)部孔道越多，就可獲得更多不易流失的活性組分意見2我覺

15、得等體積浸漬浸漬2小時可能不夠，一般浸漬都在一夜左右，如果催化劑載體水（熱）穩(wěn)定性好，也就是說水不會破壞載體，浸漬時間應(yīng)該稍微長些，7-8小時不為過，如果像MCM-41由于其結(jié)構(gòu)在水中容易塌陷，一般是浸漬時間很短，然后快速干燥！意見3不過浸漬之后一般都是先烘干，最后再焙燒可以先晾干，目的應(yīng)該是讓活性組分更好的分散，烘干是為了除去表面物理吸附的溶劑，最好是在不太高的溫度下真空干燥。同上，浸漬最好時間長一點，78小時，24小時看浸漬液跟載體的具體性質(zhì)而定。焙燒除了使活性組分再分布外還起到活化的作用，常常在H2等還原氣氛下焙燒。意見4我前段時間剛好也在用等體積浸漬法制備Pt/Al2O3（自制介孔Al

16、2O3）催化劑，一直覺得要像理論上那么標準等體積浸漬很難，而且負載的很不均勻。所以我一般讓溶液稍微過量一點，然后把那糊裝的東西攪拌均勻，再放在烘箱上面讓其自然干燥（不管具體幾小時）后，放入烘箱50度烘幾小時100度烘幾小時，然后需要的話再進行二次浸漬。然后在焙燒，還原。其實最后也不知均不均勻，但反應(yīng)活性是很高的，準備再測一下分散度看看就基本清楚了！個人認為如果不是要用貴金屬的話最好還是用過量浸漬，再有就是等體積浸漬后的干燥很重要，不能浸漬后立馬100度干燥，否則可能更不均勻了！以前好像有過關(guān)于等體積浸漬的帖子，那里提到的在一定的真空度環(huán)境下進行是個可取的方法！意見5稍過量的浸漬方式在低溫干燥時是需要隔一段時間攪拌一下，我是這樣做的，感覺還行！意見6等體積浸漬法：首先測定（比如1g）載體的吸附水溶液的飽和量（直到載體表面剛好完全潤濕為止，且不同載體有所區(qū)別），實驗過程中根據(jù)載體質(zhì)量要求換算出所需水溶液的體積或質(zhì)量，這樣含有活性組分的鹽前驅(qū)體的浸漬液正好被吸附完全，在此過程中要攪拌一定時間，這樣可以使浸漬液均勻的分散于載體上；然后室溫放置12h左右后，80120度（一般情況是1