هوبكالايت
هوبكاليت هو الاسم التجاري لعدد من المخاليط التي تتكون بشكل أساسي من أكاسيد النحاس والمنجنيز ، والتي تستخدم كمحفزات لتحويل أول أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون عند تعرضها للأكسجين في الهواء في درجة حرارة الغرفة.
يشتق اسم "هوبكالايت" من جامعة جونز هوبكنز - "هوب" وجامعة كاليفورنيا - "كال"، حيث تم إجراء أبحاث أساسية حول أول أكسيد الكربون أثناء الحرب العالمية الأولى وتم اكتشاف هذه المحفزات في عام 1918. [1] [ بحاجة لمصدر ]
تُعرف مجموعة متنوعة من التركيبات، مثل "الهوبكاليت II" الذي يتكون من حوالي 60% من ثاني أكسيد المنغنيز و40% من أكسيد النحاس (نسبة المولي MnO 2 : CuO هي 1.375) [2] و"الهوبكاليت I" وهو خليط من 50% من MnO و30% من CuO و15% من Co 2 O 3 و5% من Ag 2 O. [2] [3] يتمتع الهوبكاليت بخصائص الكتلة المسامية ويشبه الكربون المنشط في مظهره. [1]
تحضير
في حين يتم تحضير محفزات هوبكاليت عادةً عن طريق حرق مخاليط حميمة من الأكاسيد والكربونات، [4] فقد تم استخدام تقنيات مختلفة لإنتاج هوبكاليت في المختبر وعلى نطاق صناعي، مثل الخلط الفيزيائي لأكاسيد المعادن (المقسمة بدقة)، والترسيب المشترك لأكاسيد المعادن من محاليل أملاح المعادن (انظر الأملاح )، والتحلل الحراري لمخاليط نترات المعادن (انظر النترات ) وكربونات المعادن (انظر الكربونات )، والتخليق في خطوة واحدة عن طريق التحلل الحراري بالرش باللهب من أنظمة السلائف العضوية وغير العضوية، على سبيل المثال [5] كما تم وصف محفزات هوبكاليت النانوية. [6]
على الرغم من أن المحفزات القائمة على الهوبكالايت تُستخدم عمليًا منذ عقود، إلا أن العديد من الأسئلة المتعلقة بطريقة عملها لا تزال مفتوحة. ويرجع هذا إلى هياكلها المعقدة، مما يجعل من الصعب الحصول على معلومات حول المراكز النشطة وآليات التحفيز والتعطيل.
التطبيقات
يُستخدم هوبكاليت على نطاق واسع في معدات الحماية التنفسية الشخصية ومعدات الحماية الجماعية، وغيرها. فيما يلي قائمة بالاستخدامات المختلفة لمحفزات هوبكاليت:
- في بعض أنواع مرشحات أقنعة الغاز المصممة للحماية من أول أكسيد الكربون (DP-1 المصنوعة في الاتحاد السوفييتي، والمرشحات المدمجة VK-450، ومرشحات SX (CO)، على سبيل المثال)
- في أنظمة تنقية الهواء وأجهزة التنفس لتنقية إمدادات الهواء للتنفس، على سبيل المثال تلك المستخدمة في الغوص ومكافحة الحرائق. [7]
- يستخدم كمكون رئيسي للترشيح في أجهزة التنفس الصناعي المخصصة للإنقاذ الذاتي والتي يتم توزيعها على عمال المناجم (SPP-4) [7]
- مرشحات الإنقاذ الذاتي المصممة للاستخدام في ظروف الحرائق (GDZK-EN، GDZK-U، GDZK-A، على سبيل المثال)
- في أجهزة مراقبة محتوى أول أكسيد الكربون (CO) في الغرف
- يتم استخدامه كإجراء احترازي مع ضواغط الهواء الغاطسة، إذا كانت تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي (مثل تلك الموجودة في السفن)
في معدات الحماية التنفسية، يستخدم هوبكاليت لتسهيل الأكسدة السريعة لأول أكسيد الكربون السام إلى ثاني أكسيد الكربون غير الضار مع الأكسجين من الهواء، والذي يرتبط بعد ذلك كيميائيًا بطبقة هيدروكسيد الصوديوم ، وبالتالي القضاء على أول أكسيد الكربون من تيار الهواء، (والذي لا تتم إزالته بخلاف ذلك بواسطة مرشحات الهواء بالفحم المنشط). [7] يسمم بخار الماء محفز هوبكاليت، لذلك من أجل الحماية من بخار الماء، يتم تقديم مرشح إضافي يعتمد على هلام السيليكا . بالإضافة إلى ذلك، يتم حماية طبقة هوبكاليت بواسطة مرشح ميكانيكي وطبقة من الكربون المنشط، وتنقية الهواء من الملوثات الأخرى. [8] [9] [10] من ناحية أخرى، يعتمد تشغيل أجهزة كشف أول أكسيد الكربون (CO) على تسجيل الحرارة المنبعثة أثناء الأكسدة التحفيزية لأول أكسيد الكربون (CO) إلى ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ).
على الرغم من استخدامها في المقام الأول لتحفيز تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون ، فإن محفزات هوبكالايت تُستخدم أيضًا لإزالة أكسيد الإيثيلين والمركبات العضوية المتطايرة الأخرى بالإضافة إلى الأوزون من مجاري الغاز. [11] بالإضافة إلى ذلك، تحفز هوبكالايت أكسدة المركبات العضوية المختلفة في درجات حرارة مرتفعة (200-500 درجة مئوية).
انظر أيضا
- قناع الغاز
- جهاز التنفس
- جهاز إنقاذ ذاتي الاحتواء
- كاشف أول أكسيد الكربون
- التحفيز
- تحفيز غير متجانس
- التسمم بأول أكسيد الكربون
مراجع
- ^ أ ب إزالة أول أكسيد الكربون من الهواء - أ. لامب، دبليو سي براي وجاي سي دبليو فريزر - مجلة الكيمياء الصناعية والهندسية، مارس 1920، ص213
- ^ ab Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. p. 1675.
- ^ أكسدة أول أكسيد الكربون في درجة الحرارة المحيطة بواسطة محفزات تعتمد على أكسيد النحاس والمنجنيز - أطروحة دكتوراه - كريستوفر د. جونز، مارس 2006
- ^ Xia, GG; Yin, YG; Willis, WS; Wang, JY; Suib, SL, "Efficient Stable Catalysts for Low Temperature Carbon Monoxide Oxidation", Journal of Catalysis 1999, المجلد 185، ص 91-105. doi :10.1006/jcat.1999.2484
- ^ T. Biemelt, K. Wegner: تحلل اللهب باستخدام المستحلبات الدقيقة لتوليف جسيمات الهوبكاليت النانوية: مفهوم جديد لإعداد المحفز. في: المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية (Hrsg.): PubMed. 7. أبريل 2015. doi :10.1039/c5cc00481k. PMID 25726946.
- ^ Xie, X.; Li, Y.; Liu, Z.-Q.; Haruta, M.; Shen, W., "أكسدة أول أكسيد الكربون في درجات الحرارة المنخفضة المحفزة بواسطة قضبان نانوية من ثاني أكسيد الكربون"، مجلة نيتشر 2009، المجلد 458، ص 746-749. doi :10.1038/nature07877
- ^ abc Bernard Jaffe [1947]New World of Chemistry Silver Burdett Co. الصفحة 368
- ^ الكيمياء 1 – podręcznik، tom 1، klasa 1، szkoła ponadgimnazjalna Zakres rozszerzony Stanisława Hejwowska، Ryszard Marcinkowski، Operon
- ^ http://portalwiedzy.onet.pl/7039,,,,hopkalit,haslo.html [ رابط معطل ]
- ^ هنريك أولداكوفسكي، Włodzimierz Struś Budowa sprzętu pożarniczego. Wydawnictwo مون 1959 ص.
- ^ Sebezáchranný filtrační přístroj W 65-2 BL. Dostupné على الانترنت [cit- 2020-05-15]
