Журнал прикладной химии. 2019. Т. 92. Вып. 5

КАТАЛИЗ

УДК 66.097.3:661.961.6

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

В ПРОИЗВОДСТВЕ КАТАЛИЗАТОРОВ КОНВЕРСИИ МЕТАНА

А. Я. Вейнбендер¹, Д. В. Муравлянский², А. В. Дульнев¹

¹ ООО «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», Новомосковск Тульской обл.

² ООО «Проктер энд Гэмбл — Новомосковск», Новомосковск Тульской обл.

³ ООО «Полипласт Новомосковск», Новомосковск Тульской обл.

E-mail: mna@niap-kt.ru

Поступила в Редакцию 19 сентября 2018 г.

После доработки 21 января 2019 г.

Принята к публикации 28 января 2019 г.

Сравнивается влияние различных поверхностно-активных веществ на свойства пропиточного рас-

твора нитратов никеля и алюминия в конденсате, применяемого в производстве нанесенных катали-

заторов конверсии метана. Показано, что использование синтанолов (оксиэтилированных спиртов,

являющихся неионогенными поверхностно-активными веществами) позволяет существенно (на

3 порядка) снизить необходимое содержание поверхностно-активных веществ в растворе, что под-

тверждается многолетним производственным опытом. Приведены результаты квантово-химических

расчетов взаимодействия молекул синтанолов с ионами никеля. Применение синтанола позволяет

существенно снизить вероятность зауглероживания поверхности катализатора и возможный унос

части ионов металла с пропиточным раствором, а также уменьшить токсичность и взрывоопас-

ность внутри производственной зоны.

Ключевые слова: катализаторы конверсии метана; пропиточные растворы; ионы никеля; поверх-

ностно-активные вещества; синтанол; квантово-химические расчеты

DOI: 10.1134/S0044461819050098

Одним из наиболее распространенных вариантов

из таких недостатков является «зависание» раствора

получения нанесенных катализаторов является погру-

в слое носителя (катализатора или полупродукта при

жение носителей в растворы соответствующих солей.

многократной пропитке) в местах контакта гранул

Такой метод получения обладает следующими пре-

между собой и стенками аппарата, а также в отвер-

имуществами: однородностью состава получаемых

стиях гранул. Это приводит к увеличению времени

катализаторов, возможностью организации выпуска

стекания раствора, неоднородному химическому со-

продукции в больших объемах, простотой аппара-

ставу на геометрической поверхности катализатора,

турного оформления [1] и пониженными потерями.

забиванию отверстий гранул оксидами никеля и алю-

Наряду с этим метод имеет и ряд недостатков.

миния (после прокалки), ухудшению товарного вида,

В частности, при получении катализатора конверсии

производственным потерям компонентов пропиточ-

метана путем пропитки корундовых носителей рас-

ного раствора. В целом это выражается в снижении

твором нитрата никеля и нитрата алюминия [2] одним

производительности оборудования, увеличении за-

605

606

Макрушин Н. А. и др.

трат сырья и трудозатрат, особенно ручного труда, и

водным раствором нитрата никеля (никель азотно-

снижении качества продукции.

кислый, 6-водный, ГОСТ 4055-78, марка «чистый»)

Для устранения указанной проблемы применя-

в присутствии ПАВ. Пропитка носителя осуществля-

лась, в частности, продувка слоя гранул носителя

лась в реакторе водным раствором нитрата никеля

(или полупродукта при многократной пропитке) по-

(плотность 1.48-1.50 г·см^-3 при 20°С) с последующей

током воздуха после слива пропиточного раствора.

сушкой при температурах 120-210°С для удаления

Это, однако, не снимало проблему полностью, и для

физической воды и прокалкой при 250-450°С для

ликвидации последствий зависания пропиточного

разложения нитратов.

раствора применялись дополнительные операции, в

В качестве ПАВ в пропиточных растворах ис-

частности, окатывание гранул катализатора. Поэтому

пользовались: гидрофобизирующая композиция ка-

был использован другой вариант — снизить время и

тионных ПАВ — Дон 96В (ТУ 2458-005-04706205-

повысить полноту стекания раствора с гранул путем

2004), активной составляющей которой являются

снижения поверхностного натяжения пропиточного

катионоактивные производные типа четвертичных

раствора введением в него поверхностно-активного

аммониевых соединений на основе высших жирных

вещества (ПАВ).

кислот; поливиниловый спирт (ПВС), ГОСТ 10779-

В работе [2] было изучено влияние некоторых

78, марка 16/1; этиленгликоль (этандиол-1,2), ГОСТ

органических веществ (полиакриламид, поливини-

19710-83, сорт — высший; синтанолы марок АЛМ-2

ловый спирт, этиленгликоль, диэтиламин и др.) с

и АЛМ-7 — смеси полиоксиэтиленгликолевых эфи-

невысокой поверхностной активностью (по срав-

ров синтетических первичных высших жирных спир-

нению с современными ПАВ) на полноту стекания

тов фракции С₁₂-С₁₄ (ТУ 2483-076-05015207-2002 и

раствора с гранул катализатора. Наиболее удачный

ТУ 2483-005-71150986-2012 соответственно).

результат был получен при использовании этиленгли-

Спектры поглощения анализируемых образцов

коля: количество зависающего раствора в этом случае

регистрировали на UV/VIS спектрометре Lambda 25

уменьшилось почти в 2 раза. Изменений в работе

(Perkin Elmer) в интервале длин волн 190-500 нм с

катализатора, полученного с применением указанного

шагом 0.01 нм относительно дистиллированной воды

вещества, не обнаружено.

(толщина кюветы l = 1 см). Концентрации исследуе-

Вместе с тем при использовании ПАВ для сниже-

мых водных растворов (мг·мл^-1): Ni(NO₃)₂·4H₂O —

ния поверхностного натяжения пропиточного рас-

1.7, синтанола — 1.0.

твора остаются нерешенными следующие вопросы:

С целью теоретической оценки возможного меж-

— можно ли еще уменьшить концентрацию ПАВ

молекулярного взаимодействия ионов Ni²⁺ с моле-

для снижения опасности зауглероживания поверхно-

кулами синтанола (С) были выполнены квантово-

сти катализатора;

химические расчеты в неэмпирическом базисе

— существует ли вероятность уноса ионов ме-

HF/STO-6-31G**. При этом учитывались те взаимо-

таллов, нанесенных при предыдущих пропитках, с

действия, значения энергий которых выше энергий

поверхности носителя из раствора молекулами ПАВ

взаимодействия молекул воды между собой, и тот

в результате образования между ними устойчивых

факт, что величина энергии ион-дипольного взаимо-

комплексных соединений.

действия для ионов в водном растворе сравнима с

Ответы на указанные вопросы помогают решить

энергией теплового движения (kT) или превышает его

ряд технологических проблем, связанных с зауглеро-

[3]. Энергию взаимодействия рассчитывали как раз-

живанием поверхности катализатора и повышенным

ницу между полной электронной энергией системы

расходом соли никеля вследствие возможного уноса

и суммой полных электронных энергий составных

части ионов металла с пропиточным раствором, а

частей этой системы. Например, энергия взаимодей-

также токсичностью и взрывоопасностью внутри

ствия частиц в системе «Ni²⁺ … С» равна разности

производственной зоны.

между энергией системы и суммой энергий комплекс-

ного иона и кластера:

Экспериментальная часть

ΔЕ = Е[NiC]2+ - (ЕNi2+ + Е_C).

При моделировании процесса получения катали-

затора конверсии метана НИАП-03-01 принимали,

Обсуждение результатов

что для получения заданного содержания в нем ок-

сида никеля корундовый носитель (ТУ 2163-003-

При изучении влияния различных ПАВ на про-

07620772-2006) подвергается трехкратной пропитке

цесс пропитки было установлено, что для третичных

Использование поверхностно-активных веществ в производстве катализаторов конверсии метана

607

ПАВ. На рис. 1 приведена соответствующая зависи-

мость содержания NiO после трех пропиток от содер-

жания этого ПАВ в пропиточном растворе.

Удовлетворительные результаты были получены

при использовании в качестве ПАВ поливинилового

спирта. Установлено, что от температуры прокал-

ки содержание NiO зависит слабо и бессистемно.

Увеличение температуры пропитки до 90°С резко

повышает прирост содержания NiO в катализаторе

(рис. 2). При температурах пропитки 60-70°С со-

держание NiO в катализаторе после 3-й пропитки

перестает зависеть от содержания поливинилового

спирта в пропиточном растворе, когда оно превышает

величину 0.25 г·л^-1.

С целью снижения содержания ПАВ в пропиточ-

ном растворе в данной работе был использован синта-

нол — современное промышленное ПАВ с высокими

Рис. 1. Зависимость содержания NiO после трех про-

смачивающими и эмульгирующими свойствами. В во-

питок корундового носителя от содержания добавки

дных растворах синтанол обеспечивает мгновенное

Дон-96В в пропиточном растворе и температуры про-

диспергирование и образование мелкодисперсной

каливания.

эмульсии без механического воздействия, как и рас-

аминов (Дон-96В) наблюдается снижение содержания

смотренные выше органические вещества, не со-

NiO в катализаторе с увеличением концентрации

держит в своем составе соединений серы и хлора,

которые являются сильными ядами для большинства

катализаторов, поэтому синтанол удобно использо-

вать в процессе производства нанесенных катализато-

ров. Широкое практическое использование синтано-

лов — оксиэтилированных спиртов, представляющих

собой смесь полиэтиленгликолевых эфиров с различ-

ными количествами оксиэтильных групп и величи-

ной радикала R (неионогенных ПАВ), общеизвестно.

Синтанолы входят в состав моющих средств, исполь-

зуются как стабилизаторы суспензий, эмульгаторы,

антистатики при переработке синтетических воло-

кон, а также в качестве обезжиривателей шерсти и

металлических поверхностей, выравнивателей при

крашении кубовыми красителями, смачивателей, в

виде добавок в моющие композиции, диспергаторы

[4]. Благодаря поверхностно-активным свойствам

они широко используются в растворах электролитов

в качестве смачивателей для получения высококаче-

ственных катодных покрытий различными металлами

и сплавами [5-7].

На практике наиболее часто используются синта-

нолы марок АЛМ и ДС. Синтанол АЛМ — с общей

формулой C_nH(2n+1)O(C₂H₄O)_m, где n = 10-13 — дли-

Рис. 2. Зависимость содержания NiO после 3-й пропит-

на углеродной цепи, m = 7-10 — степень этокси-

ки корундового носителя от содержания ПВС в пропи-

лирования. Марка обозначается по степени этокси-

точном растворе при разных температурах пропитки и

прокалки.

лирования: АЛМ-7 — m = 7, АЛМ-2 — m = 2 [4].

Синтанол ДС — с общей формулой: углеводородный

В случае пропитки при 90°С показаны экспериментальные

точки для одного значения содержания ПВС — 0.125 г·л^-1.

радикал С₁₀Н₂₁ (гидрофобная группа) и оксиэтили-

608

Макрушин Н. А. и др.

рованная часть (С₂Н₄О)_mОН (гидрофильная группа).

Недостатком способа снижения поверхностного

Соответственно для марки синтанола ДС-10 m = 10.

натяжения пропиточного раствора путем введения

В настоящей работе для снижения поверхностного

в него ПАВ является существование межмолекуляр-

натяжения в пропиточный раствор добавлялся синта-

ного взаимодействия в растворе молекул синтанола с

нол марки АЛМ-7.

ионами Ni²⁺, приводящего к связыванию части ионов

На рис. 3 приведены зависимости содержания NiO

в растворе. Оно может приводить к снижению коли-

от содержания этого ПАВ в пропиточном растворе.

чества наносимого металла из пропиточного раствора

Видно, что содержание NiO слабо зависит от концен-

на поверхность носителя или полупродукта. Этим

трации синтанола. Максимумы при низких значениях

можно объяснить уменьшение содержания NiO на

содержания ПАВ получены пропиткой горячих гра-

поверхности катализатора при увеличении концен-

нул (90°С) холодным раствором. Экспериментальным

трации синтанола в пропиточном растворе (рис. 3).

путем было установлено, что 100%-ное смачивание

С целью экспериментального установления факта

достигается при концентрации синтанола в растворе

такого взаимодействия ионов никеля с молекулами

1.5 г·л^-1. В то же время при разработке промыш-

синтанола были получены ультрафиолетовые спек-

ленной технологии оказалось, что для получения

тры синтанолов марок АЛМ-2 и АЛМ-7 в спектраль-

качественных катализаторов в раствор достаточно

ном диапазоне 190-800 нм.

добавить синтанол в десятикратно меньшей концен-

Полученные результаты показывают, что для ин-

трации — не более 0.15 г·л^-1 (рис. 3). Более того, в

дивидуальных синтанолов заметное диффузное по-

результате отработки технологии на промышлен-

глощение излучения наблюдается лишь в коротко-

ном оборудовании это содержание было снижено

волновой области спектра с максимумом в области

до 6.3·10^-3 г·л^-1. Это минимальное количество ПАВ

230 нм.

(0.00042 мас%) позволяет избежать протекания не-

Известно, что ионы никеля(II) в водном раство-

желательных процессов, таких как образование кокса

ре поглощают излучение в спектральной области

на поверхности катализатора. Иными словами, мас-

200-800 нм [9, 10]. При этом в спектрах выделяют че-

совая доля синтанола, необходимая для получения

тыре основные полосы поглощения с максимумами в

требуемого результата, в 700 раз меньше таковой для

областях около 240, 300, 390 и 720 нм. В полученных

этиленгликоля (0.3% [2]). Следует также иметь в виду

УФ-спектрах водного раствора Ni²⁺ (рис. 4, кривая 1)

токсичность и взрывоопасность этиленгликоля, суще-

и этого раствора с добавлением в него синтанола

ственно усложняющие технологический процесс по

(рис. 4, кривая 2) также наблюдаются указанные по-

причине дополнительных материальных и финансо-

вых затрат на создание безопасных условий труда на

рабочих местах. При использовании в качестве ПАВ

синтанола такой проблемы не существует, поскольку

он широко используется в товарах санитарно-гигие-

нического назначения [8].

Рис. 4. УФ-спектры водных растворов Ni²⁺ (1), Ni²⁺ с

Рис. 3. Зависимость содержания NiO в катализаторе на

добавлением синтанола (2).

корундовом носителе от содержания синтанола АЛМ-7

Концентрация исследуемых водных растворов (мг·мл^-1):

в пропиточном растворе.

Ni(NO₃)₂·4H₂O — 1.7, синтанола — 1.0.

Использование поверхностно-активных веществ в производстве катализаторов конверсии метана

609

лосы, причем наиболее информативными являются

кал С₁₀Н₂₁ — гидрофобная группа) и глобулярной

вторая и третья полосы поглощения.

[оксиэтилированная часть (С₂Н₄О)₁₀ОН — гидро-

Как следует из рис. 4, добавление к водному рас-

фильная группа], закрученной в подобие спирали.

твору нитрата никеля синтанола АЛМ-2 приводит к

Максимальные размеры данной молекулы по расчет-

смещению максимумов наблюдаемых спектральных

ным данным (пм) составляют 2400 × 900 × 800.

полос в коротковолновую область с 301.8 до 298.6 нм

Молекула синтанола АЛМ-7 (рис. 5, а) по резуль-

и с 393.9 до 389.2 нм соответственно. Аналогично

татам проведенных как полуэмпирических, так и

смещаются и максимумы двух оставшихся полос:

неэмпирических расчетов имеет несколько меньшие

коротковолновой с 239.2 до 239.0 нм и длинноволно-

размеры, но ее структура в целом повторяется: фи-

вой с 720.5 до 720.0 нм, но величина смещения при

бриллярная часть (углеводородный радикал С₁₀Н₂₁ —

этом значительно меньше. Такой характер изменения

гидрофобная группа) и глобулярная [оксиэтилирован-

полос поглощения, очевидно, связан с взаимодей-

ная часть (С₂Н₄О)₇ОН — гидрофильная группа]. Что

ствием в растворе гидратированных ионов никеля

касается молекулы синтанола АЛМ-2 (рис. 5, б), то

с молекулами синтанола, что соответствует резуль-

она имеет несколько иную структуру за счет меньших

татам аналогичных исследований для этилендиами-

размеров глобулярной части (С₂Н₄О)₂ОН.

новых и оксалатных комплексов Ni²⁺ [11]. Характер

В табл. 1 приведены значения ряда квантово-хи-

изменения спектральных полос для водного раствора

мических дескрипторов молекул изученных соеди-

нитрата никеля и синтанола АЛМ-7 аналогичен пре-

нений.

дыдущей системе.

Энергии верхних занятых (ВЗМО) и нижних сво-

Молекула синтанола марки ДС-10 по результатам

бодных молекулярных орбиталей (НСМО), как и

ранее проведенных расчетов в рамках полуэмпи-

разность между ними (∆_{НСМО-ВЗМО}), для молекул

рического метода РМ3 [12, 13] представляет собой

исходных синтанолов имеют близкие значения, что

достаточно сложную структуру [14], состоящую из

свидетельствует об их схожем электронном строе-

двух частей: фибриллярной (углеводородный ради-

нии. Основной вклад в ВЗМО молекул синтанолов

Рис. 5. Структура молекул синтанолов АЛМ-7 (а) и АЛМ-2 (б) по данным квантово-химического расчета методом

HF/6-31G**.

Белым цветом выделены атомы кислорода, темно-серым — углерода, светло-серым — водорода.

610

Макрушин Н. А. и др.

Таблица 1

Некоторые дескрипторы молекул синтанолов и их ассоциатов с ионами Ni²⁺, рассчитанные методом

HF/6-31G**

ВЗМО

НСМО

Длина связи, пм

Валентный угол, град

∆_{НСМО-ВЗМО},

Соединение

эВ

Г-О1

О₁-С_Ф

СС_ГО₁

С_ГО₁С_Ф

О₁С_ГС_Ф

АЛМ-2

-10.43

5.99

16.42

1.43

1.45

112.4

116.4

110.8

[АЛМ-2…Ni]²⁺

-17.72

-5.01

12.71

1.47

1.50

105.5

118.1

112.3

АЛМ-7

-10.32

6.13

16.45

1.40

108.8

115.2

108.8

[АЛМ-7…Ni]²⁺

-14.54

-1.53

13.01

1.41

1.43

109.5

114.5

109.7

дает центральный атом кислорода (О₁), разделяющий

ния d-орбиталей, так и стерическими затруднениями

глобулярную и фибриллярную части молекулы и со-

между атомами, входящими в состав независимых

единенный с соответствующими атомами углерода

лигандов [15]. Следует отметить, что при этом су-

(С_Г) и (С_Ф), расположенными по обе стороны от него.

щественно изменяется и природа основных вкладов

Состав нижней свободной молекулярной орбитали

как в ВЗМО, так и в НСМО молекул синтанолов: в

(НСМО) определяется преимущественно вкладами

обоих случаях вместо ожидаемого заметного вклада

концевой группировки атомов C-О-Н оксиэтилиро-

в ВЗМО n-электронов атомов кислорода это — вкла-

ванной части молекул (рис. 5).

ды атомов углерода и водорода фибриллярной части

При взаимодействии синтанолов с ионом Ni²⁺

молекулы. Причиной этого, вероятно, является стаби-

структура молекул изменяется существенным об-

лизация n-электронов атомов кислорода в результате

разом (рис. 6). Ион координируется на расстоянии

их взаимодействия с ионом Ni²⁺. Существенное по-

180-190 пм с атомами кислорода оксиэтилированной

нижение энергий ВЗМО, НСМО, а также уменьшение

группы молекулы, которые в результате искажения

значения разности между ними (∆_{НСМО-ВЗМО}, табл. 1)

структуры фибриллярной части молекулы АЛМ-7

подтверждают данный факт.

(рис. 6, б) образуют почти правильный тетраэдр.

Специфика строения синтанолов наблюдается при

Это соответствует данным [15], согласно которым

сравнении геометрических дескрипторов их молекул

комплексные соединения никеля с органическими

и их ассоциатов с ионами Ni²⁺ (табл. 1) для следую-

лигандами довольно часто образуют комплексы те-

щих молекулярных фрагментов:

траэдрического и квадратного строения. Причина

— фрагмент, расположенный на границе между

такого явления может быть связана как с достаточно

глобулярной и фибриллярной частями молекулы, об-

низким по симметрии полем лигандов для расщепле-

разованный атомом кислорода (О₁), который окружен

Рис. 6. Структура ассоциатов молекул синтанолов АЛМ-2 (а) и АЛМ-7 (б) с ионами Ni²⁺ по данным квантово-хи-

мического расчета методом HF/6-31G**.

Использование поверхностно-активных веществ в производстве катализаторов конверсии метана

611

Таблица 2

Заряды на некоторых атомах в молекулах синтанолов и их ассоциатов с ионами Ni²⁺, рассчитанные

методом HF/6-31G**

Заряд на атомах

Соединение

О₁

С_Ф

Ni²⁺

АЛМ-2

-0.09

-0.66

-0.08

0.38

-0.68

-0.12

—

[АЛМ-2…Ni]²⁺

-0.15

-0.80

-0.11

0.51

-0.81

-0.16

1.30

АЛМ-7

-0.11

-0.65

-0.15

0.39

-0.69

-0.09

—

[АЛМ-7…Ni]²⁺

-0.09

-0.74

-0.12

0.49

-0.81

-0.05

1.50

с одной стороны атомом углерода глобулярной части

этиленгликоля (ЭГ), наиболее эффективного ПАВ по

(С_Г), а с другой — фибриллярной (С_Ф);

результатам работы [2] (система [NiЭГ]²⁺, табл. 3). Во

— спиртовая группа С-О-Н, являющаяся конце-

всех случаях для молекул ПАВ рассчитанные величи-

вой частью глобулярной части молекулы синтанола.

ны ∆E значительно превышают энергию гидратации

Геометрические параметры исходных молекул

иона Ni²⁺.

и распределение зарядов на их атомах (табл. 2) в

Наряду с заметным изменением структуры глобу-

целом совпадают. Исключение составляют лишь ва-

лярной части молекулы синтанола изменяются и ее

лентные углы: НОС в конце глобулярной части и

геометрические параметры. Если в [14] отмечалось,

СОС — между фибриллярной и глобулярной частями.

что при образовании системы [SnС]²⁺ длина моле-

По-видимому, они наиболее чувствительны к дли-

кулы синтанола немного увеличивается (на ~15 пм)

не изучаемых молекул и являются ответственными

за счет раскрытия ее глобулярной части, то в случае

за упоминавшееся выше искажение структуры ее

образования системы [NiС]²⁺ длина молекулы син-

фибриллярной части в результате взаимодействия

танола уменьшается более чем на 200 пм, а ширина

молекулы с ионом Ni²⁺.

увеличивается на 350 пм. Все это свидетельствует об

В табл. 3 приведены значения энергий образова-

определенной чувствительности структуры данной

ния (∆E) некоторых комплексных соединений нике-

молекулы к природе частицы, которая координирует-

ля, рассчитанные методом РМ3. Из них следует, что

ся в ее глобулярной части. В случае ионов Sn²⁺ и Ni²⁺

молекулы синтанолов обеих марок, как АЛМ-2, так и

такую чувствительность можно объяснить их различ-

АЛМ-7, взаимодействуют с Ni²⁺ примерно одинако-

ным поляризующим действием (табл. 4), поскольку

во. Несмотря на существенную разницу в строении

радиус иона Sn²⁺ почти в 1.5 раза больше, чем радиус

и размерах глобулярной части их молекул, величина

Ni²⁺.* Это объясняет уменьшение расстояния между

∆E для АЛМ-2 меньше по сравнению с АЛМ-7 всего

ионом Sn²⁺ и атомами кислорода молекулы синтанола

на 2%.

(220 пм [14]) по сравнению с аналогичной величиной

Аналогичные результаты наблюдаются и для ас-

для иона Ni²⁺ (180 пм).

социата, образованного ионами Ni²⁺ с молекулами

Полученные данные согласуются с результатами

работы [16], в которой методом протонной магнитной

релаксации установлено, что молекулы органических

Таблица 3

спиртов входят в первую координационную сферу

Значения энергий образования ∆E некоторых

катионов никеля(II) даже в весьма разбавленных

комплексных соединений никеля

(2 мас%) по спирту растворах. Это свидетельствует

о высокой химической активности молекул спиртов

Структура комплекса

-∆E, кДж⋅моль^-1

по отношению к никелю.

[Ni(H₂O)₆]²⁺

195

В процессе адсорбции макромолекул гомополиме-

ров установление равновесия протекает достаточно

[NiС]²⁺ (АЛМ-2)

4369

[NiС]²⁺ (АЛМ-7)

4283

* Краткий справочник физико-химических величин /

Под ред. А. А. Равделя и А. М. Пономаревой. 8-е изд.,

[NiЭГ]²⁺

2802

перераб. Л.: Химия, 1983. С. 200.

612

Макрушин Н. А. и др.

Таблица 4

Значения поляризующего действия ионов z/r_ИОН и энергий образования ∆E ассоциатов с молекулой

синтанола АЛМ-2 для ионов Ni²⁺ и Sn²⁺

Ион

r_ИОН, пм

z/r_ИОН·10^-2

-∆E, кДж·моль^-1

Ni²⁺

2.70

4369

Sn²⁺

102

1.96

2153

медленно [17] по причине длительного процесса диф-

Конфликт интересов

фузии макромолекул к поверхности. Из этого следует,

Авторы заявляют об отсутствии конфликта инте-

что основная часть молекул ПАВ, ассоциированных

ресов, требующего раскрытия в данной статье.

с ионами Ni²⁺ в виде активного адсорбированного

комплекса, находится в пропиточном растворе. После

Информация об авторах

окончания стадии пропитки носителя (катализатора)

ионы Ni²⁺ в составе указанного комплекса уносятся

Макрушин Николай Анатольевич, к.х.н., доцент,

из катализатора вместе с раствором. Очевидно, что

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2153-682X

чем ниже концентрация ПАВ в растворе, тем меньше

Гартман Владимир Леонидович, к.т.н., ORCID:

должны быть и потери ионов Ni²⁺. Тогда в соответ-

https://orcid.org/0000-0003-2586-9784

ствии с изложенным выше применение в качестве

Замуруев Олег Викторович, к.х.н., ORCID: https://

ПАВ синтанола по сравнению с этиленгликолем по-

orcid.org/

зволяет уменьшить потери ионов металла примерно

Вейнбендер Александр Яковлевич, ORCID: https://

в 700 раз.

orcid.org/0000-0002-7277-8095.

Муравлянский Дмитрий Викторович, к.х.н.,

Выводы

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6879-1257

Дульнев Алексей Викторович, к.т.н., ORCID:

Установлено, что использование синтанола для

https://orcid.org/0000-0002-9054-3572

снижения поверхностного натяжения пропиточного

раствора соли никеля значительно эффективнее, чем

этиленгликоля. Применение синтанола в качестве

Список литературы

ПАВ в пропиточных растворах в производстве нане-

[1] Технология катализаторов / Под ред. И. П. Мух-

сенных катализаторов конверсии метана позволяет

ленова. 2-е изд., перераб. Л.: Химия, 1979. 328 с.

существенно снизить вероятность зауглероживания

[2] Дульнев А. В., Обысов А. В., Головков В. И., Соко-

поверхности катализатора и возможный унос части

лов С. М., Левтринская Н. А. // Газохимия. 2008.

ионов металла с пропиточным раствором, а также

№ 3 (2). С. 82-89.

уменьшить токсичность и взрывоопасность внутри

[3] Израелашвили Д. Межмолекулярные и поверхност-

производственной зоны.

ные силы. М.: Науч. мир, 2011. 456 с.

По технологии с использованием синтано-

[4] Шенфельд Н. Поверхностно-активные вещества на

ла АЛМ-7 катализаторы конверсии углеводородов

основе оксида этилена / Пер. с нем. Л. В. Коваленко

(НИАП-03-01, НИАП-03-01Б, К-905D1, НИАП-04-02)

и др. М., 1982. 752 с. [Schönfeldt N. Grenzfläche-

производятся катализаторным производством ООО

naktive Äthylenoxid-Addukte. Stuttgart: Wissensch.

Verlagsges., 1976].

«НИАП-КАТАЛИЗАТОР» с 2010 г. К настоящему

[5] Аверин Е. В., Смирнов К. Н., Григорян Н. С., Харла-

времени около 600 т таких катализаторов было за-

мов В. И. // Успехи в химии и хим. технологии.

гружено на 18 установках 9 российских и зарубеж-

2007. Т. XXI. № 9 (77). С. 61-63.

ных предприятий, среди которых: филиал «Азот»

[6] Медведев Г. И., Макрушин Н. А., Дубенков А. Н.

АО «ОХК «УРАЛХИМ», г. Березники; АО «НАК

// Защита металлов. 2003. Т. 39. № 4. С. 424-427

«Азот», г. Новомосковск; ООО «Газпром нефте-

[Medvedev G. I., Makrushin N. A., Dubenkov A. N. //

хим Салават», г. Салават; ПАО «Куйбышев Азот»,

Protection Metals. 2003. V. 39. N 4. P. 381-384].

г. Тольятти; ОАО «Fargonaazot», г. Фергана; ОАО

[7] Медведев Г. И., Макрушин Н. А. // ЖПХ. 2012. Т. 85.

«Нафтан», г. Новополоцк; ТОО «КазАзот», г. Актау

№ 1. С. 55-59 [Medvedev G. I., Makrushin N. A. //

и др. ( http://www.niap-kt.ru).

Russ. J. Appl. Chem. 2012. V. 85. N 1. P. 52-56].

Использование поверхностно-активных веществ в производстве катализаторов конверсии метана

613

[8] Бочаров В. В. // Бытовая химия. 2006. № 23. С. 22.

// Russ. J. Appl. Chem. 2004. V. 77. N 11. P 1781-

[9] Ершов Б. Г. // Рос. хим. журн. (ЖРХО им.

1785].

Д. И. Менделеева). 2001. Т. XLV. № 3. С. 20-30.

[15] Wells A. F. Structural Inorganic Chemistry / 5th Еd.

[10] Гафуров М. М., Атаев М. Б., Алиев А. Р., Ла-

рин С. В. // ЖСХ. 2007. Т. 48. № 1. С. 105-107.

University Press, 2012. 1416 c.

[11] Гуленина К.А ., Шляхова М. А., Горичев И. Г. //

[16] Носков А. В., Багровская Н. А., Шмуклер Л. Э.,

Успехи в химии и хим. технологии. 2011. Т. XXV.

Шмуклер М. В., Лилин С. А. // Защита металлов.

№ 2 (118). С. 7-11.

2001. Т. 37. № 1. С. 41-45 [Noskov A. V., Bagrov-

[12] Stewart J. J. P. // J. Comput. Chem. 1989. V. 10. N 2.

skaya N. A., Shmukler L. E., Shmukler M. V., Lilin S. A.

P. 209-220.

// Protection Metals. 2001. V. 37. N 1. P 35-39].

[13] Stewart J. J. P. // J. Comput. Chem. 1991. V. 12. N 3.

[17] Помогайло А. Д., Розенберг А. С., Уфлянд И. Е.

P. 320-341.

Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия,

[14] Медведев Г. И., Макрушин Н. А. // ЖПХ. 2004. Т. 77.

2000. 672 c.

№ 11. С. 1799-1803 [Medvedev G. I., Makrushin N. A.