铂基疏水催化剂制备及其在氢-水液相催化交换中的应用
叶林森1,2, 罗德礼1, 杨莞3, 郭文胜3, 徐钦英1, 罗丽珠1

Preparation and Characterization of Hydrophobic Platinum Catalyst for Hydrogen Isotope Exchange between Hydrogen and Liquid Water
YE Lin-Sen1,2, LUO De-Li1, YANG Wan3, GUO Wen-Sheng3, XU Qin-Yin1, LUO Li-Zhu1
图5 气体流速和铂负载量对总传质系数的影响
Fig 5 Effect of gas flow rate and the loading of Pt on the activity, K ya of the catalysts
20% PtC催化剂 V 乙二醇: V 水=2:1, 为分散介质与疏水材质PTFE一起涂覆处理在多孔陶瓷球上制备出0.8wt%Pt-C-PTFE疏水催化剂, 通过氢-水催化交换进行疏水催化剂的水去氘化研究。气液比和装填量对总传质系数的影响如图6所示。在LPCE交换柱中, 疏水催化剂装填量相同时, 总传质系数随气液比 GL 增加而增大。在气液比为0.5 和1.34时, 总传质系数随疏水催化剂装填量增加先升高后降低, 均有一个优化值, 其值约为30%。当气液比为2时, 传质系数呈逐渐降低的趋势变化, 没有一个优化装填量。氢-水液相催化交换是通过相转变和催化交换两个步骤完成。在较高气液比时, 气液接触几率增大, 混合充分, 故参加催化交换的数量增多, 传质系数增大。此外, 球形疏水催化剂与亲水填料呈混装构型, 在气液比低于2时, 亲水填料将会更多地影响气液分配, 故存在一个最佳优化值。将上述疏水催化剂与狄克松环亲水填料以3:1体积比混装方式进行不同温度和气体流速下的交换效率评估。温度和气体流速对总传质系数的影响如图7所示。可以看出, 总传质系数随温度升高而增大。相转化是一个吸热过程, 当温度升高后相转化速度加快, 使得汽相水分子与氢气混和的几率增大, 进而加快了催化交换过程的完成。当液体流量一定时, 增大氢气流量, 气阻效应将对催化交换效率影响明显, 但气液比增大到一定程度后将使得柱效率极低, 甚至没有, 这也就是#cod#x0201c;液泛#cod#x0201d;导致的结果, 因此在实际应用时还需关注这一现象。 图6 气液比和装填量对总传质系数的影响
Fig. 6 Effect of molar flow ratio of hydrogen gas to feed water and catalyst packed ratio on the activity, K ya of the catalysts