Raney-gümüş katalizörün hazırlanmasında ekstraksiyon kinetiğinin incelenmesi

Abstract

Raney-Ag, özellikle elektrokatalizör olarak hidrojen-oksijen yakıt pillerinde katod yapımında kullanılmaktadır. Bir Raney-metal katalizör olan Raney-Ag derişik sodyum hidroksit çözeltisi ile Raney Ag-Al (ağırlıkça %50:50) alaşımdan alüminyumun katı-sıvı ekstraksiyonu ile hazırlanır. Raney Ag-Al alaşımdaki alüminyumun sodyum hidroksitle katı-sıvı ekstraksiyonu, aynı zamanda sıvı-katı katalitik olmayan bir reaksiyondur. Bu çalışmada, Raney Ag-Al alaşımdan alüminyumun sabit alkali konsantrasyonunda (%25' lik NaOH) katı-sıvı ekstraksiyonunun kinetiği, reaksiyon karışımındaki alüminyum miktarının artışı izlenerek incelenmiştir. Deneyler dp< 45u, dp= 53-75u, dp= 90-125 u. ve dp = 125-150 u. ortalama tanecik boyutlannda Raney Ag-Al alaşım kullanarak 10, 25, 35 ve 50°C sıcaklıklarda ve kanştırmalı kesikli bir reaktörde gerçekleştirilmiştir. Yüksek karıştırma hızında çalışılarak dış kütle aktarım direnci ortadan kaldırılmıştır. Sıcaklığın artışıyla katı-sıvı ekstraksiyon hızmm arttığı gözlenmiş ve dış ve iç kütle aktarım sınırlamasının olmadığı başlangıç koşullarında katı-sıvı ekstraksiyonun aktivasyon enerjisinin 52-60 kJ/mol aralığında olduğu belirlenmiştir. Yüksek sıcaklıklarda tanecik boyutunun etkili olmadığı görülmüştür. 90-125 \x ortalama tanecik boyutu için Raney Ag-Al' un ve 25 °C de katı-sıvı ekstraksiyon işleminden sonra elde edilen Raney-Ag' ün yüzey alanı ölçümleri karşılaştırılmış ve yüzey alanının 0.52 ± 0.05 m2/gr' dan 7.4 ±0.1 m2/gr' a arttığı gözlenmiştir. Deneysel verilere zincir dallanmayı en yavaş adım kabul eden Prout-Tompkins modeli uygulanmıştır. Reaksiyon hız katsayısı k' nın da, zamanın karesiyle ters orantılı olarak değiştiği kabul edilerek ve deneysel hatalar gözününde bulundurularak model denkleminin, Raney Ag-Al alaşımdan alüminyumun sodyum hidroksit çözeltisiyle ekstraksiyonuna uygun olduğu belirlenmiştir.