Sanoat katalizatorlari chiqindilarini qayta ishlash

kirishishini inobatga olib, alyuminiy oksidi asosidagi katalizatorlarni sulfat kislota eritmalari bilan parchalash jarayonini o‘rgandik. Ishning ushbu bosqichining asosiy maqsadi katalizatorlarning sulfat kislota eritmalari bilan parchalanishi jarayonida sulfat kislota sarfini minimallashtirish va shu bilan eritmalardagi reaksiyaga kirishmay qolgan konsentratsiyasini kamaytirish hisoblanadi. Katalizatorni parchalash kinetikasini o‘rganish uchun katalizatorni oldindan maydalab, kukun holiga keltiriladi. Katalizator asosi hisoblangan aluminiy oksidini parchalanish reaksiyasi quyidagi tenglama bilan tavsiflanadi: Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O (3) Sulfat kislotaning asosiy qismi katalizator asosi hisoblangan alyuminiy oksidini parchalash uchun sarf bo‘lganligi sababli, katalizatorlarni parchalash uchun ishlatiladigan sulfat kislota miqdorini yanada optimallashtirish uchun uning sarfi (3) reaksiya tenglamasiga asosan hisobga olgan holda amalga oshirildi. Shunga ko‘ra, katalizatorning parchalanishi uchun sulfat kislotaning stexiometrik sarfi 3 g/mol Al2O3 tashkil etdi. Pulpa doimiy aralashtirish bilan suv hammomida (pulpa harorati 900C) parchalash jarayoni olib boriladi. Reagent va substratning nisbati ya’ni T:J=1:3 olingan. 1-jadval. Katalizatorning 20% li sulfat kislota eritmasi yordamida parchalash vaqtining eritmadagi Al2(SO4)3 miqdoriga bog‘liqligi. Namuna olish vaqti, min Harorat 0C Al2(SO4)3 massasi, mg Aralashtirish tezligi, ayl/min Ekstraksiya E, % 113,3 36,5 40 130,2 41,4 60 146,9 46,7 80 162,3 51,6 100 187,5 59,8 120 215,2 68,4 140 233,4 74,2 160 249,8 79,4 180 263,8 83,8 200 276,6 87,9 220 280,3 89,1 240 290,0 92,2 320 296,1 94,1 20 60 Yuqoridagi jadvalda katalizator asosi alyuminiy oksidining 20% va 30% li sulfat kislota ishtirokidagi reaksiya o‘rtacha 3,5 soat davom etdi. Parchalash jarayoni tugallangandan so‘ng alyuminiy sulfatning issiq holdagi eritmalari 200 g/l alyuminiy sulfat konsentratsiyali eritmasini olishga qadar suv bilan suyultirildi va sentrifuga orqali tindirildi. Shu tarzda olingan eritmalar pH=3,20-3,50 ga ega bo‘lib, bu kislotaning oz miqdorda ortiqcha ekanligini ko‘rsatadi. Olingan “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 101 Химия и химические технологии natijalardan ko‘rinib turibdiki, katalizatorlarni kimyoviy parchalash vaqti ortib borishi bilan uning tarkibidagi alyuminiy oksidini sulfat tuziga o‘tkazish orqali ajratib olish miqdori ritmik ravishda ortib boradi. Ayniqsa kimyoviy parchalash vaqti 3 soatga yetganda uning ekstraksiya darajasi 83,8% ni tashkil etdi. Tajribalarimizning keyingi bosqichi katalizatorni mineral kislota bilan parchalashda kislota konsentratsiyasining reaksiya tezligiga ta’sirini o‘rganish jarayoniga bag‘ishlandi. Katalizatorni parchalash reaksiyasi tezligiga H2SO4 konsentratsiyasi ta’siri uning 30% li eritmasidan foydalanildi. Olingan namunalar 2-jadvalda keltirilgan. 2-jadval Katalizatorning 30% li sulfat kislota eritmasi yordamida parchalash vaqtining eritmadagi Al2(SO4)3 miqdoriga bog‘liqligi. Namuna olish vaqti, min Harorat0C Al2(SO4)3massasi, mg Ekstraksiya E, % Aralashti-rish tezligi ayl/min 123,9 39,4 40 145,4 46,2 60 159,8 50,8 80 180,3 57,3 100 208,3 66,2 120 231,9 73,7 140 248,9 79,1 160 268,4 85,3 180 277,5 88,2 200 291,3 92,6 220 293,9 93,4 240 301,1 95,7 320 302,4 96,1 20 60 Tajribalarimizning keyingi bosqichi katalizatorni mineral kislota bilan parchalashda kislota konsentratsiyasining reaksiya tezligiga ta’sirini o‘rganish jarayoniga bag‘ishlandi. Katalizatorni parchalash reaksiyasi tezligiga H2SO4 konsentratsiyasi ta’siri uning 30% li eritmasidan foydalanildi. Olingan namunalar 2-jadvalda keltirilgan. Shunday qilib, katalizatorlarni parchalash uchun ishlatiladigan sulfat kislota konsentratsiyasi ortishi bilan katalizator tarkibidagi alyuminiy oksidning alyuminiy sulfat turiga o‘tish tezligi oshadi, deb xulosa qilish mumkin. Shuningdek, sulfat kislota konsentratsiyasi 20% va 30% bo‘lgan qarama-qarshi oqim rejimida ikkita tajriba o‘tkazildi. Og‘irligi 2 g bo‘lgan katalizator (maydalangan kukun holat) namunasiga konsentratsiyasi 50% bo‘lgan sulfat kislota eritmasi qo‘shildi. Pulpa suv hammomida (pulpa harorati 900C), mexanik aralashtirgich bilan doimiy aralashtirgan holda qizdirildi. Yarim soatdan keyin 2 g 1-rasm. Katalizatorni 20% (1) va 30% (2) konsentratsiyali sulfat kislota bilan parchalash jarayonida katalizatordan Al2(SO4)3 ni olish darajasining vaqtga bog‘liqligi (bir bosqichli ) “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 102 Кимё ва кимёвий технологиялар maydalangan katalizator qo‘shildi va hosil bo‘lgan eritmaga yana 30 daqiqadan so‘ng 5 g katalizator qo‘shildi. Doimiy aralashtirishdan bir soat o‘tgach, eritmalarning pH qiymati taxminan 3,5 (birinchi tajriba uchun) va 3,1 (ikkinchi tajriba uchun) ni tashkil etdi, bu eritmada sulfat kislotaning reaksiyaga to‘liq ishtirok etmaganligini ko‘rsatadi. Eritmani ortiqcha katalizator bilan keyingi ta’sirlashuvi pulpani bir soat davomida 900C haroratda aralashtirishda eritmaning pH qiymatining 3,8-3,9 ga bosqichma-bosqich oshishiga olib keldi. Ushbu tajribada biz alyuminiy sulfat eritmasi bilan ortiqcha katalizatorning sulfat kislota bilan o‘zaro ta’sirlashuvi natijasida muhitni pasytirishga erishildi. Keyingi bosqichda reaktorda ortiqcha kukun holatda kaktalizatorning kiritilishi reakssiya unumiga deyarli ta’sir etmaganligini ko‘rishimiz mumkin. Ushbu xulosa reaksiya muhitini 3,8-3,9 dan pasaymaganligini, ya’ni kuchli kislotali muhitdan kuchsiz kislotali muhitga o‘tish imkoniga erisha olmaganimizdan dalolat beradi. 3-jadval Katalizatorni 20% li sulfat kislota eritmasida yordamida parchalash jarayonida (ikki bosqichli parchalash) eritmadagi Al2(SO4)3 miqdorining vaqtga bog‘liqligi. Namuna olish vaqti, min Harorat0C Al2(SO4)3massasi, mg Ekstraksiya E, % Aralashti-rish tezligi ayl/min 35,2 11,2 40 78.3 24,9 60 122,4 38,9 80 167,4 53,2 100 190,7 60,6 120 220,9 70,2 140 246,7 78,4 160 268,4 85,3 180 278,8 88,6 200 293,5 93,3 220 298,3 94,8 240 301,7 95,9 20 60 Shuning uchun yuqoridagi jadvalda biz pH qiymati yuqori bo‘lgan eritmalarni (faqat pH=3,5 bo‘lgan) alyuminiy sulfat eritmasiga katalizatorning yangi qismi (5 g) ko‘p miqdorda ortiqcha olinib reaksiya pulpasiga qo‘shiladi va pulpani suv hammomida isitish orqali (900Cgacha) 1 soat davomida aralashtiriladi. Eritma cho‘kindidan birinchi bo‘lib dekantatsiya yo‘li bilan ajratildi, so‘ngra sentrifugalash orqali tindiriladi. Olingan tajriba natijalari 3, 4-jadvallarda va 2-rasmda keltirilgan. 4-jadval Katalizatorni 30% li sulfat kislota eritmasi yordamida parchalash jarayonida (ikki bosqichli parchalash) eritmadagi Al2(SO4)3 miqdorining vaqtga bog‘liqligi. Namuna olish vaqti, min Harorat 0C Al2(SO4)3 massasi, mg Aralashti-rish tezligi, ayl/min Ekstraksiya E, % 57,6 18,3 40 142,2 45,2 60 189,0 60.1 80 221,5 70,4 100 248,6 79,0 120 275,0 87,4 140 296,0 94,1 160 299,2 95.1 180 303,0 96.3 20 60 “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 103 Химия и химические технологии Olingan tajriba natijalaridan ko‘rinib turibdiki, 30% konsentratsiyali sulfat kislota eritmasida katalizatordan Al2(SO4)3 olish tezligi 20% konsentratsiyali sulfat kislota eritmasiga qaraganda sezilarli darajada yuqori. Masalan 20% li H2SO4 eritmasi bilan katalizatorni parchalash natijasida Al2(SO4)3 ekstratsiyalash ko‘rsatuvchi parchalash vaqti 120 min.ga etganda 70,2% ni tashkil qilgan, bu vaqtda H2SO4 eritma konsentratsiyasi 30% li bo‘lganda bu ko‘rsatkich 87,4% ni tashkil qildi. Palladiy-alyuminiy oksid katalizatorlarini turli konsentratsiyali sulfat kislota eritmalarida qo‘shma va qarama-qarshi oqimda parchalash jarayoni bo‘yicha o‘tkazilgan tajriba natijalarini solishtirganda, jarayon qarama-qarshi oqim rejimida olib borilganda parchalash vaqti qariyb 1,5 baravardan ko‘proq kamaydi, shu bilan birga Al2O3 ni parchalash uchun kislota sarfi oldingi oqim rejimida bo‘lgani kabi saqlanib qoladi. Bundan tashqari, qarshi oqimli parchalash rejimi palladiy kabi qimmatli komponentni o‘z ichiga olgan oxirgi alyuminiy sulfat eritmasining yuqori pH qiymatlarini ta’minlaydi. 2-rasm. 20% (1) va 30% (2) konsentratsiyali sulfat kislota eritmasi yordamida katalizatorni parchalash jarayonida undan Al2(SO4)3 olish darajasining vaqtga bog‘liqligi (ikki bosqichli parchalsh) 3-rasm. Alyuminiy oksidini alyuminiy sulfat holatida eritmada o‘tishi darajasining 50% li sulfat kislota bilan parchalash vaqtiga bog‘liqligi. 5 g katalizator namunasi konsentratsiyasi 50% bo‘lgan sulfat kislota eritmasi bo‘lgan stakanga quyiladi, suv hammomida 900C haroratgacha qizdirildi. Aralashtirish 60 ayl./min doimiy aralashtirgich aylanish tezligida amalga oshirildi. Olingan tajriba natijalari 3-rasmda ko‘rsatilgan. Olingan ma‘lumotlar shuni ko‘rsatadiki, faqat katalizator asosi-alyuminiy oksidi to‘liq parchalanishi bilan eritmaga to‘liq o‘tkazishga erishish mumkin va buning uchun sulfat kislota miqdorini stexiometrik talabga nisbatan ortiqcha olish kerak bo‘ladi. Biroq, bu nisbatan yuqori kislotalilik yoki boshqacha qilib aytganda, past pH qiymatlariga ega bo‘lgan eritmalar hosil bo‘lishiga olib keladi, bu keyingi bosqichda olingan eritmalardan qimmatli palladiyni ajratish muammosini hal qilishda sezilarli qiyinchiliklarga olib keladi. Katalizatorlarning parchalanishi natijasida hosil bo‘lgan eritmalar alyuminiy sulfatning kristallanishiga olib keladi, bu esa keyingi bosqichga ya’ni palladiyni ajratib olishda qiyinchilik tug‘diradi.Shu sababli Al2(SO4)3 eritmadagi miqdori 200g/l bo‘lgunga qadar suyultirish kerak bo‘ladi. Tajribalarimizni keyingi bosqichida katalizator tarkibidan palladiyni tuz holatidagi birikmasiga o‘tkazib ajratib olish tadqiqotning keyingi bosqich vazifasi qilib belgilab olingan. Shunday qilib, sulfat kislotaning turli konsentratsiya eritmalari bilan va turli bosqichlarida katalizatorni parchalash orqali Pd/Al2O3 katalizator tarkibidan Al2O3ni ajratib olish va unga ta’sir etuvchi turli omillar o‘rganildi. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 104