La disattivazione (o deattivazione o decadimento) di un catalizzatore è un processo di degradazione nel tempo di un catalizzatore, a cui è associata una perdita di attività o selettività del catalizzatore stesso.

Cause e conseguenze

La disattivazione di un catalizzatore può avvenire per:. degradazione termica sinterizzazione (sintering): agglomerazione di più particelle di catalizzatore, che comporta una diminuzione irreversibile della superficie disponibile allo scambio di materia. Questo fenomeno viene accentuato all'aumentare della temperatura;Il meccanismo di sinterizzazione, che non è voluto nel caso della catalisi, trova invece utilizzo in altri settori che riguardano la scienza dei materiali. invecchiamento (ageing) avvelenamento (poisoning): consiste nell'adsorbimento chimico o fisico indesiderato di un composto chimico (detto "veleno"), che in questa maniera diminuisce irreversibilmente (nel caso dell'avvelenamento chimico) o reversibilmente (nel caso dell'avvelenamento fisico) il numero di siti disponibili. L'entità di questo fenomeno dipende dalla quantità e dalla natura delle impurezze presenti nella corrente alimentata al reattore chimico (detta anche "carica"). Sebbene in genere è indesiderato, talvolta l'avvelenamento viene effettuato di proposito al fine di aumentare la selettività del catalizzatore (a discapito della sua attività).Wen-Teng Chang, "Selective growth of carbon nanotubes using catalyst poisoning and geometric trench" sporcamento (fouling): ricoprimento della superficie del catalizzatore da polveri, che diminuiscono l'attività del catalizzatore. coking: è un caso particolare di sporcamento, in cui la superficie subisce un ricoprimento di particelle carboniose (coke); nel caso del coking, le particelle carboniose possono essere rimosse per ossidazione. volatilizzazione dei componenti attivi.

Oltre alla perdita dell'efficienza, un altro svantaggio del fenomeno della disattivazione è associato alla complicazione delle equazioni cinetiche, per cui la modellazione risulta più difficoltosa a causa di questo fenomeno.

Rimedi

I fenomeni di disattivazione del catalizzatore possono essere smorzati utilizzando le seguenti tipologie di reattore: reattori a letto mobile (moving-bed reactor) reattori a trasporto (straight-through transport reactor o STTR).

Una volta che il catalizzatore è stato disattivato, si può ricorrere alla sua rigenerazione o alla sua sostituzione. p.158

Esempi di veleni per catalizzatori

Viene presentata di seguito una tabella non esaustiva di alcuni catalizzatori, i relativi veleni e i processi industriali in cui è possibile che avvenga l'avvelenamento in questione.

Catalizzatore Veleno Processo industriale Nichel Raney acciaio dolce Alluminosilicati (catalizzatori a base di silice-allumina) carbonio cracking del petrolio Catalizzatori metallici dei gruppi 10-11 (Ni, Pd, Pt,Ad esempio catalizzatore di Adam (PtO2) Cu) Elementi dei gruppi 15 e 16 (S, Se, Te, P, As), alogeni, composti del piombo, composti del mercurio, ossigeno, piridina, chinolina idrogenazione o deidrogenazione Catalizzatori a base di Fe Elementi dei gruppi 15 e 16 (S, Se, Te, P, As), alogeni, acqua, ossigeno, NO, CO sintesi dell'ammoniaca Catalizzatori a base di Co Elementi dei gruppi 15 e 16 (S, Se, Te, P, As), CO Catalizzatori a base di Pt-Rh P, As, composti dell'antimonio, Pb, Zn, Cd, Bi, ossidi alcalini idrogenazione Zeoliti acide ammoniaca, ammine, alcoli, acqua

Note

Bibliografia

Calvin H. Bartholomew, Gustavo A. Fuentes "Catalyst Deactivation 1997", Elsevier.

Voci correlate Catalisi Catalizzatore Attività catalitica Stabilità (chimica)

Collegamenti esterni

Categoria:Catalisi