Raney-kobalt tipi katalizörlerin hazırlanmasında katı-sıvı reaksiyon kinetiğinin incelenmesi

Abstract

Raney metal tipi katalizörler, Ni, Co, Fe ve Cu gibi katalitik aktif geçiş metalleri ile Al ve Si gibi reaktif metallerin alaşımlarından, reaktif maddenin konsantre alkali çözeltiyle ekstrakte edilmesiyle hazırlanırlar. Raney metal katalizörleri hidrojenasyon ve dehidrojenasyon reaksiyonlarında yaygın biçimde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, ağırlıkça %36 Co ve %64 Al içeren metal tipi Co-Al alasımı, kobalt ve alüminyumun eritilmesi ve soğutularak katılaştırılmasıyla hazırlanmıştır. Hazırlanan alaşım atritörde toz haline getirilmiş ve daha sonra farklı tanecik boyutları elde etmek için elenmiştir. Raney Co katalizör, Co-Al alaşımından alüminyumun sodyum hidroksit çözeltisiyle ekstrakte edilmesiyle hazırlanmıştır. Alasımın ve katalizörün yapısal özellikleri SEM, XRD ve BET analiziyle belirlenmiştir. Co-Al alaşımından alüminyumun sulu sodyum hidroksitle katı-sıvı ekstraksiyonu, sıcaklık kontrollü bir su banyosuna yerleştirilen 1000 mL'lik karıştırmalı bir reaktörde gerçekleştirilmiştir. Katı-sıvı ekstraksiyon üzerine reaksiyon sıcaklığının (10, 25 ve 40°C),sodyum hidroksit konsantrasyonunun (2, 4 ve 6 M), katı-sıvı reaktan oranının (2, 3 ve 4 g/L)ve parçacık boyutunun (10-38, 45-53 ve 53-100?m) etkisi, reaksiyon karışımındaki alüminyum miktarının artısı izlenerek araştırılmıştır. Alasımdan ekstrakte edilen alüminyum miktarı, belirli zaman aralıklarında reaksiyon karışımından alınan örneklerden belirlenmiştir. Sıcaklık, sodyum hidroksit konsantrasyonu ve katı-sıvı reaktan oranının katı-sıvı ekstraksiyon hızı üzerindeki etkileri, merkezi bileşik deneysel tasarım planı temel alınarak, istatistiksel olarak hesaplanmış ve ekstrakte edilen alüminyum ve ilgili parametreler arasında etkileşim terimlerini içeren bir model geliştirilmiştir. Ayrıca, deneysel verilere karsı değişik model denklemleri denenmiş ve deneysel sonuçlara en iyi uyan kinetik model belirlenmiştir.