РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБАПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(51) МПКB01J 23/34 (2006.01)B01J 37/02 (2006.01)B01J 23/68 (2006.01)B01J 23/10 (2006.01)B01J 35/04 (2006.01)B01J 37/08 (2006.01)B01D 53/66 (2006.01)

(19) RU (11) 2 491 991(13) C1

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(21)(22) Заявка: 2012135715/04, 20.08.2012

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 20.08.2012

Приоритет(ы):(22) Дата подачи заявки: 20.08.2012

(45) Опубликовано: 10.09.2013 Бюл. № 25

(56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: RU 2052287 C1, 20.01.1996. RU 2411984

С2, 20.02.2011. RU 2440186 C2, 20.01.2012. JP5168854 A, 02.07.1993. JP 5309232 A, 22.11.1993.US 20010055554 A1, 27.12.2001. WO 2011144564A1, 24.11.2011.

Адрес для переписки:620026, г.Екатеринбург, а/я 26, филиал ООО"Юридическая фирма Городисский иПартнеры" в г. Екатеринбурге, пат.пов. Е.Э.Байковской, рег. № 1280

(72) Автор(ы):Макаров Александр Михайлович (RU),Макарова Нина Петровна (RU)

(73) Патентообладатель(и):Закрытое акционерное общество "ЭКАТ"(RU)

(54) КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ ОЗОНА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ(57) Реферат:

Изобретение относится к областикаталитической очистки воздуха откислородсодержащих примесей, таких какозон, и может быть использовано, в частности,для удаления озона из воздуха. Описанкатализатор для разложения озона на основедиоксида марганца, причем он выполнен изоткрытоячеистого ретикулированногополиуретана в форме пластин и дополнительносодержит перовскит - манганат лантана,допированный серебром при следующемсоотношении компонентов, мас.%: диоксидмарганца - 5-15, манганат лантана - 2-10,серебро (чернь) - 0,1-0,5, полиуретаноткрытоячеистый ретикулированный -остальное. Описан способ получениякатализатора, включающий сушку итермическую обработку, причем термическойобработке на воздухе в течение 2-3 часов притемпературе 300°С подвергают раствор,содержащий в мас.%: шестиводного

азотнокислого марганца - 45-55; манганаталантана - 20-25; нитрата серебра - 0,1-0,5, послечего полученную композицию, имеющуюуказанный выше состав, размалывают,отбирают фракции размером менее 10 мкм инаносят на высокопористую проницаемуюматрицу, выполненную из открытоячеистогоретикулированного пенополиуретана ипредварительно обработанную клеящимраствором преполимера полиуретана -высокомолекулярных продуктов реакцииполиприсоединения диизоцианатов сполиолами, отверждаемыми влагой воздуха.Технический эффект - получениевысокоэффективного катализатора дляразложения озона в воздухе при комнатнойтемпературе, выдерживающего нагрузкидо 25000 обратных часов, а также снижениетрудоемкости, материалоемкости иэнергоемкости его производства. 2 н.п. ф-лы, 2ил., 2 пр.

Ñòð.: 1

ru

RU

2491991

C1

1C

19

91

94

2U

R

RUSSIAN FEDERATION

FEDERAL SERVICE FOR INTELLECTUAL PROPERTY

(51) Int. Cl.B01J 23/34 (2006.01)B01J 37/02 (2006.01)B01J 23/68 (2006.01)B01J 23/10 (2006.01)B01J 35/04 (2006.01)B01J 37/08 (2006.01)B01D 53/66 (2006.01)

(19) RU (11) 2 491 991(13) C1

(12) ABSTRACT OF INVENTION

(21)(22) Application: 2012135715/04, 20.08.2012

(24) Effective date for property rights: 20.08.2012

Priority:(22) Date of filing: 20.08.2012

(45) Date of publication: 10.09.2013 Bull. 25

Mail address:620026, g.Ekaterinburg, a/ja 26, filial OOO"Juridicheskaja firma Gorodisskij i Partnery" vg. Ekaterinburge, pat.pov. E.Eh. Bajkovskoj, reg.№ 1280

(72) Inventor(s): Makarov Aleksandr Mikhajlovich (RU),Makarova Nina Petrovna (RU)

(73) Proprietor(s): Zakrytoe aktsionernoe obshchestvo "EhKAT"(RU)

(54) OZONE DECOMPOSITION CATALYST AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF(57) Abstract:

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to catalytic

purification of air from oxygen-containingimpurities, such as ozone, and can be usedparticularly for removing ozone from air. Describedis a manganese dioxide-based ozone decompositioncatalyst made from reticulated open-cell polyurethanein form of a plate and additionally containsperovskite - lanthanum manganate doped with silver,with the following ratio of components, wt %:manganese dioxide 5-15, lanthanum manganate 2-10,silver (niello) 0.1-0.5, reticulated open-cellpolyurethane - the balance. Described is a method ofproducing a catalyst, which involves drying and heattreatment, wherein heat treatment in air for 2-3hours at temperature of 300°C is carried out on a

solution which contains the following, wt %:hexahydrate manganese nitrate 45-55; lanthanummanganate - 20-25; silver nitrate - 0.1-0.5, afterwhich the obtained composition, having said makeup,is ground, particles smaller than 10 mcm are selectedand then deposited on a highly porous permeablematrix made from reticulated open-cell foamedpolyurethane and pre-treated with an adhesivesolution of a prepolymer of polyurethane - highmolecular weight products of polyaddition ofdiisocyanates with polyols, curable by air moisture.

EFFECT: obtaining a highly efficient catalyst fordecomposing ozone in air at room temperature, whichwithstands a load of up to 25000 inverse hours, aswell as low labour input, material consumption andpower consumption of producing said catalyst.

2 cl, 2 dwg, 2 ex

Ñòð.: 2

en

RU

2491991

C1

1C

19

91

94

2U

R

RU 2 491 991 C1

Заявляемое изобретение относится к области каталитической очистки воздуха откислородсодержащих примесей, таких как озон, и может быть использована вустройствах систем кондиционирования воздуха, в частности для удаления озона извоздуха, подаваемого в кабины самолетов, очистки выбросных газов промышленныхпроизводств, разложения остаточного озона в технологических процессахозонирования воды, а также для очистки сточных вод, обработки полупроводников вмикроэлектронике.

Из уровня техники известен катализатор, используемый для разложения озона, испособ его получения (см. патент US №5221649 «Catalysts and methods for ozonedecomposition)), дата подачи 21.02.1992 г., дата выдачи 22.06.1996 г.). Катализаторпредставляет собой неактивный носитель типа: глина, углерод, диоксид марганца, накоторый осаждают один из оксидов металла из группы Cu, Со, Fe, Ni, Ag. В составкатализатора входят, мас.%: глина - 10-50; диоксид марганца 20-90 и один из оксидовметалла из группы Co, Ni и Ag в количестве 1-30% от общего количества оксидамарганца.

Недостатком известного катализатора является его низкая активность в реакцииразложения озона. При использовании глины в составе катализатора заметноснижается прочность катализатора в присутствии водяных паров.

Известен катализатор для разложения озона, который отличается длительнойпродолжительностью эксплуатации. Однако в его состав входят такие дорогостоящиеметаллы, как Ti, Ag, Au, а также вводят такие добавки, как Pt, Ru, Re, Os, Rh, Pd (см.патент US №5002920 «Catalyst for ozone decomposition)), дата подачи 31.10.1989 г., датавыдачи 26.03.1991 г.).

Недостатком данного катализатора является применение при его приготовлениидефицитных вышеуказанных благородных металлов.

Известен катализатор разложения озона гопталюм марки ГТТ, которыйсодержит 30-40% МпО2, 20-30% CuO, 30-50% талюма (смесь моно - и диалюминатовкальция), и его модификация, содержащая оксид никеля (см. патент РФ на изобретение№2077946 «Катализатор для разложения озона», дата подачи 12.01.1996г.опубликовано 27.04.1997 г.).

Однако катализаторы марки ГТТ имеют недостатки: в их состав входит оксидникеля, являющийся веществом I класса опасности. Кроме того, при низкихтемпературах заметно снижается каталитическая активность во влажном газовомпотоке, а также снижается эффективность очистки газа при увеличениигазодинамических нагрузок вследствие истирания катализатора, уноса активной фазы.Увеличение высоты слоя катализатора влечет за собой резкое увеличениегидравлического сопротивления. Помимо этого, требуется применение устройств,фиксирующих слой катализатора, пылефильтров.

Из уровня техники известен способ получения катализатора процесса разложенияозона, для осуществления которого используют щелочные растворы перманганатакалия, что приводит к снижению активности катализатора. Кроме того, приосуществлении данного способа приготовления катализатора образуется большойобъем сточных вод (см. заявка Японии №(В4) N 4-35223, кл. B01J 23/84, 1987 г.)

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению являетсякатализатор очистки воздуха от кислородсодержащих примесей, в том числе озона, наоснове диоксида марганца, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титани диоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Диоксид марганца - 5-15

Ñòð.: 3

DE

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 491 991 C1

Диоксид титана - 0,05Титан - остальноеКатализатор выполнен из частиц титана размером 0,2-1,6 мм, спрессованных до

пористости 15-65 об.% слоем 1-10 мм в форме стакана, труб, пластин, стержней,полусфер и др. и спеченных при 1100-1200°C. При этом диоксид марганца осажден наповерхность спеченных частиц и в поры основы путем погружения в раствор,содержащий 45-55 мас.% азотнокислого марганца при 50-7-°C с выдержкой 0,5-й ч.После чего образец высушивают на воздухе и затем термообрабатывают при 300°C втечение 2-3 ч. (см. патент РФ 2052287 «Катализатор очистки воздуха откислородсодержащих примесей и способ его приготовления», дата подачи 26.08.1993г., опубликовано 20.01.1996 г.).

Недостатки прототипа обусловлены повышенной материалоемкостью,энергоемкостью и трудоемкостью операций приготовления катализатора, требующихкалибровки частиц титана, прессование, спекание при высокой температуре (при этомдля титана требуется использование водородной или вакуумной печи), а такжемногократное проведение таких операций, как пропитки и термообработки.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемоеизобретение, является получение высокоэффективного катализатора для разложенияозона в воздухе при комнатной температуре, выдерживающего нагрузки до 25000обратных часов, а также снижение трудоемкости, материалоемкости и энергоемкостиего производства.

Указанный результат достигается тем, что катализатор для разложения озона наоснове диоксида марганца, согласно изобретению выполнен из открытоячеистогоретикулириованного полиуретана в форме пластин и дополнительно содержитперовскит - манганат лантана, допированный серебром при следующем соотношениикомпонентов, мас.%:

Диоксид марганца - 5-15Манганат лантана - 2-10Серебро (чернь) - 0,1-0,5Полиуретан открытоячеистый ретикулированный - остальное.Указанный результат достигается тем, что способ получения катализатора для

разложения озона по п.1, включающий сушку и термическую обработку, согласноизобретению термической обработке на воздухе в течение 2-3 часов притемпературе 300°C подвергают раствор, содержащий (мас.%) шестиводногоазотнокислого марганца - 45-55; манганата лантана - 20-25; нитрата серебра - 0,1-0,5,после чего полученную композицию, имеющую следующий состав ингредиентов,мас.%: диоксид марганца - 5-15; манганат лантана - 2-10; серебро (чернь) - 0,1-0,5,размалывают, отбирают фракции размером менее 10 мкм и наносят навысокопористую проницаемую матрицу, выполненную из открытоячеистогоретикулированиого пенополиуретана и предварительно обработанную клеящимраствором преполимера полиуретана - высокомолекулярных продуктов реакцииполиприсоединения диизоцианатов с полиолами, отверждаемыми влагой воздуха.

Предлагаемый способ получения катализатора для разложения озона непредусматривает проведения трудоемких операций, таких как калибровка частиц,прессование, спекание при высокой температуре, многократные пропитки итермообработки, что, в свою очередь, существенно сокращает и упрощаеттехнологический процесс.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков

Ñòð.: 4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 491 991 C1

заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствиизаявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».

Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанноготехнического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяетсделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условиюпатентоспособности как «изобретательский уровень».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено напримере конкретного осуществления.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, гдеФиг.1 - катализатор для разложения озона в сборе с газоподводящими кожухами;Фиг.2 - график степени конверсии озона в кислород в зависимости от концентрации

озона при 22°C и нагрузке на катализатор 25000 ч‐1.Осуществление заявляемого изобретения подтверждается примерами конкретного

выполнения.Пример №1.Брали раствор, содержащий 45 мас.% соли азотнокислого марганца, 20% манганата

лантана, 0,5% нитрата серебра и подвергали термообработке при 300°C в течение 2часов с последующим размолом на шаровой мельнице с отбором фракций размеромменее 10 мкм. Полученную активную высокодисперсную композицию наносили напластины, изготовленные из открытоячеистого ретикулированного пенополиуретанаразмерами 300×200×10 мм с размером ячейки 2-3 мм и предварительно обработанныеклеящим раствором преполимера полиуретана - высокомолекулярных продуктовреакции полиприсоединения диизоцианатов с полиолами, отверждаемыми влагойвоздуха.

Пример №2.Композицию готовили аналогичным образом, указанным в примере №1, при этом

концентрацию азотнокислого марганца, манганата лантана и нитрата серебраувеличили соответственно до 55,0, 25,0 и 1,0 мас.%; термообработку при 300°С до 3часов.

Увеличение на порядок скорости воздушного потока мало влияет на степеньпревращения озона в воздухе, разрушения катализатора не происходит.

Кроме того, были проведены испытания с целью изучения степени превращенияозона в озоно-воздушной смеси с использованием составов с различнымсоотношением ингредиентов, различными нагрузками на катализатор и приразличной температуре.

Полученные результаты приведены в Таблице.

Ñòð.: 5

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 491 991 C1

Кроме того, были проведены сравнительные испытания прототипа и заявляемогокатализатора.

По полученным данным эффективность предлагаемого катализатора превосходитэффективность прототипа, так, например, при скорости воздушного потока 100000ч‐1, концентрации озона 100 ppm степень разложения озона при различныхтемпературах составила: 50°C - 28%; 100°C - 50%; 150°C - 65%; 200°C - 75%; 250°C -81%; 300°C - 90%; 350°C - 98%.

Как видно из приведенных примеров и таблицы, предлагаемый состав катализаторадля разложения озона и способ его приготовления позволяет подбиратьконцентрацию ингредиентов в зависимости от условий эксплуатации, влажности газа идр.

В то же время для реакции разложения озона температурные факторы не имеютсущественного значения. Предлагаемый к защите способ позволяет получатькатализатор, обладающий высокой степенью очистки от озона в широком интервалетемператур.

Таким образом, полученный по заявляемому способу катализатор для разложенияозона позволяет проводить эффективную очистку газовых смесей от озона в системахводоподготовки, очистку сточных вод, обработку полупроводников вмикроэлектронной промышленности, а также дезинфекцию и позволяет решитьширокий круг проблем, в том числе экологических и технологических.

Формула изобретения1. Катализатор для разложения озона на основе диоксида марганца, отличающийся

тем, что выполнен из открытоячеистого ретикулированного полиуретана в формепластин, на который нанесена композиция, дополнительно содержащая перовскит -манганат лантана, допированный серебром при следующем соотношениикомпонентов, мас.%:

Ñòð.: 6

CL

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 491 991 C1

Диоксид марганца 5-15

Манганат лантана 2-10

Серебро (чернь) 0,1-0,5

Полиуретан открытоячеистый ретикулированный Остальное

2. Способ получения катализатора для разложения озона по п.1, включающийсушку и термическую обработку, отличающийся тем, что термической обработке навоздухе в течение 2-3 ч при температуре 300°С подвергают раствор, содержащий,мас.%: шестиводного азотнокислого марганца - 45-55; манганата лантана - 20-25;нитрата серебра - 0,1-0,5, после чего полученную композицию, имеющую следующийсостав ингредиентов, мас.%: диоксид марганца - 5-15; манганат лантана - 2-10;серебро (чернь) - 0,1-0,5, размалывают, отбирают фракции размером менее 10 мкм инаносят на высокопористую проницаемую матрицу, выполненную изоткрытоячеистого ретикулированного пенополиуретана и предварительнообработанную клеящим раствором преполимера полиуретана - высокомолекулярныхпродуктов реакции полиприсоединения диизоцианатов с полиолами, отверждаемымивлагой воздуха.

Ñòð.: 7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 491 991 C1

Ñòð.: 8

DR