[其他]氧化气体物质的方法

说明书

本发明涉及一种氧化气体物质的方法。

已知的氧化如CO、具有1-5个碳原子的醇和具有1-5个碳原子的醛之类气体的氧化催化剂在任何有液态水和水蒸汽存在的情况下，性能都极差。此外，这些氧化催化剂在室温下的性能也都非常不好。

因此需要一种所用的催化剂在液态水和水蒸汽存在下，并且在室温下都具有令人满意的性能的氧化上述气体的方法。

从80世纪70年代中期石油价格猛涨以来，居民一直在密封其住宅以防止空气损耗，借此降低能耗并节省费用。一般较老的住宅由于密封性差，所以室内空气每小时被室外空气置换数次。但对于现代能效高的住宅，每5小时只不过置换一次空气。这可能造成室内污染物的积累。一氧化碳就是这些污染物中的一个。

一氧化碳是一种无色、无味并具有很大毒性的气体，这种气体具有比氧高200倍以上的与血液中氧合血红蛋白的亲合力。呼吸了含CO的空气会使血液的载氧能力降低，其结果是使人窒息。美国政府工业卫生学家委员会[American    Council    of  Government  Industrial    Hygienists（ACG    IH）]推荐对于典型的40小时工作周采用CO的时间加权平均极限值[a    threshold    limit    value    time    weighted    everage（TLV-TWA）]为50ppm。由于每个人的感受性差别很大，有些人可能在低于所推荐的TLV-TWA水平下就会感到不适。此外，对于居住环境（例如幼儿和小孩几乎全天生活的地方）CO量还应该更低。美国还没有关于在居民长期居住的环境中所允许存在的CO量的联邦规定，但在日本，对于居民长期生活的室内环境，规定最大的CO量为10ppm。

因此，特别需要有一种在室温下对氧化室内CO具有良好效果的方法。

还需要有一种氧化环境可受控制的室中的CO的方法。这类室包括潜水艇、海底潜水钟和焊接室。在某些这样的环境中，湿度可能较高，并且非常需要降低动力消耗。

还需要有一种气体面具（例如消防人员用的气体面具）上CO脱除/过滤器的氧化CO方法。如果有一种适宜的方法，那么在许多需要带呼吸用瓶装空气的场合就可以不用带空气瓶。

第一种众所周知的常用的氧化一氧化碳的方法采用有专利权的锰和铜的氧化物的混合物为催化剂，其商品名为Hopealite，由美国匹兹堡的矿山安全用具公司（Mine    Safety    Appliance    Company）销售。例如，可用这种催化剂脱除潜水艇日常呼吸用空气中的CO。业已证实，这种催化剂会因吸收水蒸汽而减活，因此只能在相对湿度较低的时候使用。因此，在潜艇中，要将催化剂保持在较高的温度下以防止吸水。第二种众所周知的氧化CO的方法采用过渡金属元素催化剂。一氧化碳在过渡金属元素上的反应已广为研究多年。Langmuir在这方面的开发工作已对其后的许多工作定下了调子（见：Langmuir，I.J.Am.Chem.Soc.，37，1162，1915;Trans.Faraday    Soc.，621，1922;Trans.Faraday    Soc.17，672，1922）

例如，用于氧化CO的过渡金属元素催化剂的实际应用始见于汽车的第一代尾气催化转化器。需要按各政府有关法律规定，降低发动机的CO排放量。这些催化剂由铂和/或钯沉积在高孔隙、高表面积的氧化铝上而形成，此氧化铝或呈1.5-3毫米小球的形式，或呈“涂层”（Wash    coat）的形式涂敷在陶瓷或金属块的壁上。

众所周知，氧化铝是亲水的，即其具有吸附水蒸汽的倾向。由于催化转换器在高温（500℃或更高）下操作，故存在于气体中的水蒸汽通过转化器时，不会在氧化铝载体材料的孔隙中冷凝，因此能保持较好的催化剂性能。

但是，在室温和较高的相对湿度下，氧化铝却能吸附水，其孔隙可能迅速被蒸汽冷凝水填满。因此，除非采取防止吸水的加热措施，否则这种用于汽车催化转化器的催化剂就不能长期维持其活性。

第三种已知的氧化CO方法采用一般称为瓦克尔（Wacker）方法催化剂的派生催化剂。在工业瓦克尔方法中，在立式反应器中采用含微量Pd Cl₂的Cu Cl₂水溶液使乙烯部分氧化成乙醛，产率约为95%[见C.L.Thomas著的“催化方法和已验证的催化剂（Catalytic Processes and Proven Catalysts）”，Academic Press，New York，1970]