第五章绿色催化剂
◎ 剧毒,强腐蚀性和脱水性。
——局部的腐蚀作用表现为剧烈的疼痛、红肿、水泡、 坏死、化脓、指甲脱落或永久变形。作用于眼睛, 可引起角膜、结膜发炎、溃疡乃至失明。
——吸入体内腐蚀骨胳、造血神经系统、牙齿、皮肤、 粘膜等,全身症状主要为低血钙、低血镁、高血 钾引起的心慌、抽搐、昏迷等症状;吞服还有消 化道腐蚀的症状,如口腔溃疡、吐血、吞咽困难、 腹痛等。并可能出现胃肠穿孔及腹膜炎等并发症 。
据测定水俣湾里的海产品含有汞的 量已超过可食用量的50倍,居民长 期食用此种含汞的海产品,自然就 成为甲基汞的受害者。
一旦甲基汞进入人体就会迅速溶解在 人的脂肪里,并且大部分聚集在人的 脑部,粘着在神经细胞上,使细胞中 的核糖酸减少,引起细胞分裂死亡。
而以鱼为主食的家猫和海鸟首当其难。
1972年,伊拉克也发生过大规模甲基汞中毒事件。当时从英国进 口一批麦种,是用甲基汞(杀菌剂)处理过的,并被染成红色以 作警示,包装袋上也贴有警告标签。但这一切并未引起人们的注 意,在青黄不接时农民就将种子表面颜色洗去,磨成面粉做面包, 从而引起中毒。事件发生后,当局命令将有毒面粉全部投入海中, 结果引发水俣病,累计死亡人数达5000人。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
固体酸的种类
• 天然粘土矿物:高岭土,膨润土,蒙脱土,天然及人工沸石等; • 负载型(液体酸负载在相应载体上):如H2SO4、H3PO4负载在
氧化硅、硅藻土上; • 阳离子交换树脂; • 活性炭:焦炭经573K热处理; • 金属氧化物和硫化物:ZnO、CeO2、PbO、V2O5、WO3、CdS、
ZnS…… • 金属盐:AlCl3、TiCl3、CaF2 …… • 复合氧化物:SiO2-(Al2O3, TiO2 ……)、MoO3-CoO- Al2O3、杂
3、 三氯化铝
◎ 强腐蚀性。常与氯化氢合用,腐蚀性进一步加重。 ◎ 必须在无水条件下操作。遇水会释放3mol氯化氢。 ◎ 分离难。不易循环使用,废物多。
绿色固体酸碱催化——多相催化技术
☺ 优点
1、在工艺上容易实现连续生产; 2、不存在产物与催化剂分离及对设备的腐蚀等问题; 3、活性高;选择性好; 4、可在高温下反应; 5、能大大提高生产效率。
催化剂的分类
按催化反应系统物相的均一性进行分类
均相催化剂
非均相(又称多 相)催化剂
酶催化剂
均相催化是指反应 物和催化剂居于同 一相态中的反应。
非均相催化是指反 应物和催化剂居于 不同相态的反应。
酶催化同时具有 均相和非均相反 应的性质。
污染腐蚀严重的均相催化剂
一、水俣病——汞催化剂污染带给人们的沉重教训
水俣镇有4万居民,几年 中先后有1万人不同程度 的患有此种病状,其后 附近其他地方也发现此 类症状。人们称之为水 俣病,医生对此束手无 策,累计死亡200多人。
水俣病产生的原因
原来,当地有一个化工厂以乙炔为原料生产乙醛,催化剂为氧化 汞和硫酸。含有汞盐的废水排入海中后通过食物链被鱼富集并转 化为甲基汞,人食用了这种鱼,就会引起中毒。
1953年,日本九州岛熊本县的一个叫水俣镇 的地方,突然发生家猫暴躁不安集体投海的 怪事,同时海面上时有死鱼浮起,空中飞鸟 无故坠地。正当人们对此大惑不解之际,许 多人出现口齿不清、面部发呆、手脚发抖、 神经失常等症状,这些病人经久治不愈,就 会全身弯曲,悲惨死去。
一、水俣病——汞催化剂污染带给人们的沉重教训
什么是催化剂?
❖ 能改变反应速率,而本身的组成、质量和化学性质 在反应前后均不发生变化的物质叫做催化剂。
催化剂的作用机理:
通过改变反应历程,降低反应 物活化能,从而达到加速反应 速度的目的。
催化剂的两个显著特征:
1.催化剂只能加速反应速度(正、 逆)而不能使平衡移动。
3.催化剂具有特殊的选择性。
催化剂的应用范围
多酸; • 固体超强酸: TiO2-SO42-、ZnO2- SO42-、Fe2O3- SO42- ……
固体酸的酸性质
固体酸的酸性质一般包括:
❖ 酸中心的类型 ❖ 酸强度 ❖ 酸量
酸中心的类型
固体酸的定义是以Brönsted和Lewis两种方式定义,因 此,固体酸的酸中心也有两种类型:
➢ 这些液体催化剂共同缺点是,在工艺上难以实现连续 生产,催化剂不易与原料和产物相分离。对设备的腐 蚀严重、对人身危害和产生废渣、污染环境。
1、 硫酸
反应测试罐底部催化腐蚀外观
◎ 强腐蚀性、脱水性、氧化性。
◎ 废液处理令人头痛
——氨水中和制硫酸铵蒸发浓缩过程能耗高; 石灰中和生成石膏是一种浪费。
2、 氢氟酸
20世纪60-70年代,我国松花江流域也发生过化工 厂废水排放引起的甲基汞中毒事件。因受沿岸化工 厂和炼金厂含汞废水污染的影响,使当地大多数渔 民身受其害。1986年扶余市渔民宋某死后尸检发现, 其大脑、小脑、脊髓、肝脏、脾、肾、肺等17个器 官中含有汞和甲基汞。对全体渔民发汞含量做普查, 最高值达118.75μg/g。
固体酸碱定义
✓ 在有关酸和碱的定义中,比较严格的是按 Brönsted和Lewis的定义:
❖ 固体酸具有给出质子或接受电子对的倾向的固体; 固体碱具有接受质子或给出电子对的倾向的固体。
此定义对于理解各种固体所显示的酸、碱现象是适当的, 对于清楚地描述固体酸、碱的催化作用也是适用的。
碱催化反应种类和应用较少,固体碱催化剂的研究也较少。
水俣病的遗传性也很强,孕妇吃了被甲基汞 污染的水产品后,可能引起婴儿患先天性水 俣病,其病状酷似小儿麻痹症。
二、污染腐蚀严重的无机液体酸
▪ 很多类的有机化学反应需要在酸催化剂的催 化下进行。如烷基化、酯化、水合、酰化、 烃类异构化反应等。
❖ 目前使用的酸催化剂主要有氢氟酸、硫酸、三 氯化铝等液体酸催化剂。
第五章 绿色催化剂
催化反应在工业上具有重要的意义
据统计,80%以上的化学品生产都要经过催化反应。
成功实例
❖ 催化剂的作用主要是: 1.加快反应速度。
如合成氨反应在773K下,有 铁催化剂与无铁催化剂相比 较,反应速率提高2×107倍。
2.降低温度、压力。 3.提高选择性。
➢ 接触法制硫酸、 合成法制氨、氢 化法制硬化油等。