उत्प्रेरक विषाक्तता

उत्प्रेरक विषाक्तता एक रासायनिक यौगिक द्वारा उत्प्रेरक के आंशिक या कुल निष्क्रियता को संदर्भित करता है। ज़हर विशेष रूप से रासायनिक निष्क्रियता को संदर्भित करता है, बजाय उत्प्रेरक गिरावट के अन्य तंत्र जैसे कि थर्मल अपघटन या शारीरिक क्षति। हालांकि आमतौर पर अवांछनीय, विषाक्तता तब मददगार हो सकती है जब इसके परिणामस्वरूप उत्प्रेरक चयनात्मकता में सुधार होता है (जैसे लिंडलर का उत्प्रेरक)। एक महत्वपूर्ण ऐतिहासिक उदाहरण कैटेलिटिक कन्वर्टर का जहर # सीसायुक्त ईंधन से नुकसान था।

पीडी उत्प्रेरकों का जहर

कार्बनिक कार्यात्मक समूहों और अकार्बनिक आयनों में अक्सर धातु की सतहों पर दृढ़ता से सोखने की क्षमता होती है। सामान्य उत्प्रेरक जहरों में कार्बन मोनोऑक्साइड, हैलाइड्स, साइनाइड्स, सल्फाइड्स, सल्फाइट्स, फॉस्फेट, फॉस्फाइट्स और कार्बनिक अणु जैसे नाइट्राइल, नाइट्रो यौगिक, ऑक्सीम और नाइट्रोजन युक्त हेटरोसायकल शामिल हैं। संक्रमण धातु की प्रकृति के कारण एजेंट अपने उत्प्रेरक गुणों को बदलते हैं। लिंडलर उत्प्रेरक कैल्सियम कार्बोनेट (CaCO2) के घोल में पैलेडियम क्लोराइड की कमी द्वारा तैयार किए जाते हैं₃) प्रमुख एसीटेट के साथ विषाक्तता के बाद। एक संबंधित मामले में, एल्डिहाइड के लिए एसाइल हैलाइड की रोसेनमंड कमी , दुर्ग उत्प्रेरक (बेरियम सल्फ़ेट या कैल्शियम कार्बोनेट से अधिक) को उत्प्रेरक गतिविधि को कम करने के लिए जानबूझकर गंधक या क्विनोलिन के अतिरिक्त जहर दिया जाता है और इस प्रकार उत्प्रेरक गतिविधि को कम करने से रोकता है। प्राथमिक अल्कोहल के लिए एल्डिहाइड उत्पाद।

विषाक्तता प्रक्रिया

ज़हर में अक्सर ऐसे यौगिक शामिल होते हैं जो उत्प्रेरक की सक्रिय साइटों के लिए रासायनिक बंध न होते हैं। विषाक्तता सक्रिय साइटों की संख्या को कम कर देती है, और प्रतिक्रिया से गुजरने से पहले एक प्रतिक्रियात्मक अणु को छिद्र संरचना के माध्यम से फैलाना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप औसत दूरी बढ़ जाती है। नतीजतन, जहरीली साइटें अब उस प्रतिक्रिया को तेज नहीं कर सकती हैं जिसके साथ उत्प्रेरक उत्प्रेरित करने वाला था। हैबर-बॉश प्रक्रिया में अमोनिया जैसे पदार्थों के बड़े पैमाने पर उत्पादन में उत्पाद धारा से संभावित जहरों को हटाने के कदम शामिल हैं। जब विषाक्तता प्रतिक्रिया दर प्रसार की दर के सापेक्ष धीमी होती है, तो जहर पूरे उत्प्रेरक में समान रूप से वितरित किया जाएगा और इसके परिणामस्वरूप उत्प्रेरक की सजातीय विषाक्तता होगी। इसके विपरीत, यदि प्रसार की दर की तुलना में प्रतिक्रिया दर तेज है, तो उत्प्रेरक की बाहरी परतों पर एक जहरीला खोल बनेगा, एक स्थिति जिसे पोर-माउथ पॉइज़निंग के रूप में जाना जाता है, और उत्प्रेरक प्रतिक्रिया की दर की दर से सीमित हो सकती है निष्क्रिय खोल के माध्यम से प्रसार।

चयनात्मक विषाक्तता

यदि उत्प्रेरक और प्रतिक्रिया की स्थिति कम प्रभावशीलता का संकेत देती है, तो चयनात्मक विषाक्तता देखी जा सकती है, जहां उत्प्रेरक की सतह के केवल एक छोटे से अंश की विषाक्तता गतिविधि में अनुपातहीन रूप से बड़ी गिरावट देती है।

यदि जहरीली सतह का प्रभावशीलता कारक है और h_pज़हरीले मामले के लिए थिएल मापांक है:

$\eta ={\frac {\tanh h_{\rm {p}}}{h_{\rm {p}}}}$

जब ज़हरीले रोमछिद्रों की प्रतिक्रिया दर के अनुपात को बिना जहर वाले रोमछिद्रों के अनुपात पर विचार किया जाता है:

$F={\sqrt {1-\alpha }}\,\tanh \left(h_{\rm {T}}{\sqrt {1-\alpha }}\right)\coth h_{\rm {T}}$

जहां एफ जहर के बिना जहर वाले छिद्रों का अनुपात है, एच_T गैर-विषैले मामले के लिए थिएल मापांक है, और α सतह का वह अंश है जो ज़हरीला है।

उपरोक्त समीकरण h . के मान के आधार पर सरल हो जाता है_T. जब सतह उपलब्ध हो, h_T नगण्य है:

$F=1-\alpha$

यह गैर-चयनात्मक विषाक्तता के शास्त्रीय मामले का प्रतिनिधित्व करता है जहां शेष गतिविधि का अंश शेष गैर-विषैले सतह के अंश के बराबर होता है।

जब एच_T बहुत बड़ा है, यह बन जाता है:

$F={\sqrt {1-\alpha }}$

इस मामले में, उत्प्रेरक प्रभावशीलता कारक एकता की तुलना में काफी कम हैं, और छिद्र के बंद छोर के पास सोखने वाले जहर के हिस्से के प्रभाव उतने स्पष्ट नहीं होते हैं, जब ज_T छोटा है।

विषाक्त क्षेत्र के माध्यम से अभिकारक के प्रसार की दर प्रतिक्रिया की दर के बराबर होती है और इसके द्वारा दी जाती है:

${\vec {v}}_{\rm {diffusion}}=-\pi \langle r^{2}\rangle D{\vec {\nabla }}c$

और एक छिद्र के भीतर प्रतिक्रिया की दर किसके द्वारा दी जाती है:

$v=\eta \pi \langle r\rangle (1-\alpha )\langle L\rangle k_{1}''c_{\rm {c}}$

प्रतिक्रिया के लिए उपलब्ध उत्प्रेरक सतह का अंश ज़हरीली प्रतिक्रिया दर के अनुपात से बिना प्रतिक्रिया दर के अनुपात से प्राप्त किया जा सकता है:

${\begin{aligned}F&={\frac {v_{\rm {poisoned}}}{v_{\rm {unpoisoned}}}}\\&={\frac {\tanh[(1-\alpha )h_{\rm {T}}]\coth h_{\rm {T}}}{1+\alpha h_{\rm {T}}\tanh[(1-\alpha )h_{\rm {T}}]}}\end{aligned}}$

चयनात्मक विषाक्तता के लाभ

आमतौर पर, उत्प्रेरक विषाक्तता अवांछनीय है क्योंकि इससे महंगी धातुओं या उनके परिसरों की बर्बादी होती है। हालांकि, प्रतिक्रियाओं की चयनात्मकता में सुधार के लिए उत्प्रेरक की विषाक्तता का उपयोग किया जा सकता है। विषाक्तता चुनिंदा मध्यवर्ती को अलग करने और वांछनीय अंतिम उत्पादों का उत्पादन करने की अनुमति दे सकती है।

हाइड्रोसल्फराइजेशन उत्प्रेरक

पेट्रोलियम उत्पादों के शुद्धिकरण में हाइड्रोडीसल्फराइजेशन की प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है। थियोफीन जैसे थियोल को H . का उपयोग करके कम किया जाता है₂ H . का उत्पादन करना₂अलग-अलग श्रृंखला लंबाई के एस और हाइड्रोकार्बन। उपयोग किए जाने वाले सामान्य उत्प्रेरक टंगस्टन और मोलिब्डेनम सल्फाइड हैं। कोबाल्ट और निकल जोड़ना या तो किनारों पर या आंशिक रूप से उन्हें क्रिस्टल जाली संरचना में शामिल करने से उत्प्रेरक की दक्षता में सुधार हो सकता है। उत्प्रेरक का संश्लेषण एक समर्थित संकर बनाता है जो कोबाल्ट नाभिक के विषाक्तता को रोकता है।

अन्य उदाहरण

• ऑटोमोबाइल में उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरक कन्वर्टर्स में, टेट्राएथिलेड के दहन से एलिमेंटल लेड, लेड (II) ऑक्साइड, लेड (IIसीसा (द्वितीय) क्लोराइड और लेड (IIसीसा (द्वितीय) ब्रोमाइड बनता है। उत्प्रेरक में मौजूद धातुओं के साथ सीसा मिश्र धातु, जबकि लेड ऑक्साइड और हैलाइड उत्प्रेरक की सतहों को कोट करते हैं, जिससे NOx उत्सर्जन को कम करने के लिए कनवर्टर की क्षमता कम हो जाती है।
• प्लैटिनम उत्प्रेरक का उपयोग करने वाले ईंधन सेल में, ईंधन सल्फर और कार्बन मोनोऑक्साइड से मुक्त होना चाहिए, जब तक कि एक डिसल्फराइजेशन सिस्टम का उपयोग नहीं किया जाता है।
• polyolefin (जैसे [[ polyethylene ]], polypropylene , आदि) के उत्पादन के लिए ज़िग्लर-नट्टा उत्प्रेरक पानी और ऑक्सीजन द्वारा जहर दिए जाते हैं। यह विषाक्तता ओलेफिन पोलीमराइजेशन के लिए सजातीय उत्प्रेरक और विषम उत्प्रेरक दोनों पर लागू होती है। इसके लिए मोनोमर्स (एथिलीन, प्रोपलीन , आदि) को शुद्ध करने की आवश्यकता होती है।

यह भी देखें

• हाइड्रोजन शुद्धता
• प्रतिक्रिया अवरोधक
• एंजाइम अवरोधक