Analysis of two catalytic systems PtRhPd-PdAu and PtRh-PdAu after long-term exploitation

• Autorzy: Pura J. , Garbacz H. , Zdunek J. , Mizera J. , Gierej M. , Laskowski Z.

Warianty tytułu

PL

Analiza dwóch systemów katalitycznych PtRhPd-PdAu i PtRh-PdAu po długotrwałej eksploatacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper we focused on surface analysis of the two catalytic systems acquired from the industrial reactors after 6 months exploitation. First one is a system including PtRhPd gauze for catalysis and PdAu gauze for catalysis and to capture platinum. Second is commonly used system composed of PtRh catalytic gauzes and PdAu gauzes for catalysis and to capture valuable elements.The investigation was performed using scanning electron microscope HITACHI 3500N with EDS system to analyse the distribution of elements. SEM observations showed intensive redevelopment of the surface of the wires. PtRh and PtRhPd catalytic gauzes are covered by characteristic cauliflower-shaped growths, which number and morphology depend on gas flow direction, and placement of the gauze in the reactor. Samples from the centre and outer part ofthe reactor differ in the degree of exploitation. Both PdAu gauzes surfaces are completely rebuild due to platinum capture phenomena. Surface of the gauzes is covered by spherical porous lumps, which size and morphology depends on the location of the gauze in the reactor. Microscopic observations also showed that the redevelopment of PdAu wires occurs deep into the material. EDS analysis showed that Pt recovery rate is much higher on samples from centre part of catalytic systems (especially on the gas-inflow side of the gauzes). Obtained results can be basis of further investigation of degradation mechanism of precious metals catalytic systems.

PL

W artykule przedstawiono analizę powierzchni dwóch systemów katalitycznych po sześciomiesięcznej eksploatacji w reaktorach przemysłowych. Pierwszy system składał się z katalitycznych siatek PtRhPd oraz z siatek PdAu, których funkcją poza katalizą było wychwytywanie platyny. Drugi to powszechnie stosowany system, w skład którego wchodzą katalityczne siatki PtRh oraz katalityczno-wychwytujące PdAu. Badania prowadzono z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu elektronowego Hitachi SEM 3500N z przystawką EDS do analizy składu chemicznego. Obserwacje W SEM ujawniły silną przebudowę powierzchni badanych siatek w wyniku długotrwałej eksploatacji. Katalityczne siatki PtRh i PtRhPd są pokryte charakterystycznymi naroślami, których liczba i morfologia zależą od ułożenia siatek w reaktorze. Próbki ze środkowej części reaktora cechują się większym stopniem przebudowy powierzchni. Powierzchnia obu siatek katalityczno-wychwytujących PdAu również uległa intensywnej przebudowie, a zjawisko to jest związane z wychwytywaniem platyny. Powierzchnia siatek PdAu jest pokryta wydzieleniami w formie wielościanów. Ich wielkość i morfologia zależą od lokalizacji siatek w reaktorze. Ponadto obserwacje mikroskopowe wykazały, że w wyniku długotrwałej eksploatacji zmiany struktury zachodzą wgłąb materiału. Analiza EDS pokazała, że ilość wychwytywanej platyny zależy od lokalizacji poszczególnych siatek w reaktorze. Zawartość platyny jest znacznie większa dla próbek z centralnej części układu katalitycznego (zwłaszcza po stronie bezpośrednio wystawionej na przepływ gazu). Uzyskane wyniki mogą być podstawą do dalszych badań mechanizmów degradacji katalitycznych siatek z metali szlachetnych.

Słowa kluczowe

EN

catalysis; gauze; precious metals

PL

kataliza; siatki katalityczne; metale szlachetne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 358--362
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pura J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Garbacz H.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Zdunek J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Mizera J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Gierej M.

• Mennica - Metale Szlachetne S.A. Radzymin, Polska

autor

Laskowski Z.

• Mennica - Metale Szlachetne S.A. Radzymin, Polska

Bibliografia

• [1] Hunt L. B.: The ammonia oxidation process for nitric acid manufacture, early developments with platinum catalysts. Platinum Metals Rev. 2 (4) (1958) 129.
• [2] Rubel M., Pszonicka M., Palczewska W.: The effects of oxygen interaction with Pt-Rh catalytic alloys. Journal of Materials Science 20 (1985) 3639÷3648.
• [3] Ning Y., Yang Z., Zhao H.: Structure Reconstruction in Palladium Alloy Catchment Gauzes. Platinum Metals Rev. 39 (1) (1995) 19÷26.
• [4] Ning Y., Yang Z., Zhao H.: Platinum Recovery by Palladium Alloy. Platinum Merals Rev. 40 (2) ( 1996) 80÷87.
• [5] Heywood A. E.: The recovery of platinum from ammonia oxidation catalysts - the current state of the catchment gauze process. Johnson Matthev Metals Limited Platinum Metals Rev. 26 (1) (1982) 28÷32.
• [6] Yang Z., Ning Y., Zhao H.: Changes of composition and surface state of palladium-nickel alloy gauzes used in ammonia oxidation apparatus. Journal ofAlloys and Compounds 218 (1) (1995) 51÷57.
• [7] Fierro J. L. G., Palacios J. M., Tomas F.: Characterization of catalyst and catchment gauzes used in medium- and low-pressure ammonia oxidation plants. Journal of Materials Science 27 (3) (1992) 685÷691.
• [8] Hannevold L., Nilsen 0., Kjekshus A., Fjellvag H.: Reconstruction of platinum-rhodium catalyst during oxidation of ammonia. Applied Catalysis A: General 284 (2005) 163÷176
• [9] Pura J., Kwaśniak P., Jakubowska D., Jaroszewicz J., Zdunek J., Garbacz H., Mizera J., Gierej M., Laskowski Z.: Investigation of degradation mechanism of palladium-nickel wires during oxidation of ammonia. Catalysis Today 208 ( 2013) 48÷55.