Brevet FR2242142A1 — publié le 19750328

De nombreuses applications de laboratoire, comme, par exemple, l'analyse élémentaire (C, H, N.), la combustion quantitative de matériel biologique ou autre contenant des isotopes radioactifs tels que le 14C et3H ainsi que des applications industrielles telles que centrales thermiques, moteurs a explosion, exigent une combustion quantitative du matériel ou du carburant et la conversion en C02 d'une part et la conversion quantitative du CO en COZ, d'autre part. Cette conversion, qui peut avoir lieu en présence d'un excès d'oxygène, nécessite, pour etre complète et pour la conversion quantitative du CO en CO2, la présence des catalyseurs spécifiques. De nombreux matériaux sont connus pour leurs propriétés catalytiques. Celles du vanadium ont été depuis longtemps reconnues. Le vanadium, sous forme d'un grand nombre de ses composés, présente des proprié- tés catalytiques d'un très grand intéret. Les propriétés catalytiques de certains de ces composés sont bien connues, en particulier celles de l'anhydride vanadique. Dans la préparation de la masse catalytique, il y a intérêt a associer au vanadium d'autres éléments. C'est ainsi que l'activité de Porthovana- date ou, encore mieux, du- métavanadate d'argent est plus grande que celle de l'anhydride vanadique pur. D'autres activateurs peuvent etre utilisés, tels que l'oxyde de manganèse, les oxydes de fer, de molybdène, de tungstène, de sels de cuivre et de magnésium.Le support, qui est généralement constitué par de l'argile, du kieselguhr, de la silice précipitée, de l'alumine fondue, ainsi que la façon dont les catalyseurs et les activateurs sont répartis dans le support, joue un roule important sur la capacité du catalyseur. Le mécanisme de l'action catalytique d'oxydation des sels de vanadium s'explique par un phénomène d'oxydation-réduction alternatif du-cataly- seur. Il y a échange de l'oxygène entre le catalyseur et l'oxygène moléculaire présent. Ces types de catalyseurs sont particulièrement efficaces dans ltoxy- dation de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène. La présente invention décrit la préparation d'un catalyseur a base de vanadate d'argent. Etant donné les conditions, l'utilisation du catalyseur, le vanadate d'argent doit etre déposé sur un support approprié, susceptible de supporter la température d'application. Le vanadate d'argent est obtenu par réaction du vanadate d'ammonium avec le nitrate d'argent. Le vanadate d'argent est mélangé dans les proportions appropriées avec un ciment sous forme de poudre qui peut etre du type d'alumine fondue, qui, gauche, avec une quantité nécessaire d'eau, forme une patte qui peut etre façonnée d'une manière adéquate pour former des éléments cylindriques de quelques millimètres de diamètre et de longueur. Ces éléments sont desséchés a une température appropriée et cuits dans un four afin d'obtenir un matériel solide sous forme d'un granulé cylindrique de couleur jaune clair. Après concassage et tamisage, ce matériel est utilisé comme catalyseur. Une des applications spécifiques de ce catalyseur est son utilisation dans un dispositif de combustion de matériel biologique ou autre contenant des isotopes radioactifs comme le 14C et 3H, en association avec d'autres catalyseurs tels que l'oxyde de cuivre. D'autres matériaux peuvent etre associés, tels que le platine, la laine de quartz. Le catalyseur est maintenu dans un four à environ 7000 C, la combustion s'effectuant dans un courant d'oxygène dans un dispositif adéquat, comme, par exemple, le "Biological Material Oxydizer" ou l'appareil "BENOX", ou tout autre dispositif de ce type, comme, par exemple, le dispositif décrit par Peterson et l'appareil "Oxymat". Le catalyseur ainsi décrit contribue à l'oxydation quantitative et à la conversion du matériel en CrO2 et 1120. EXEMPLE I On mélange 10 gr de vanadate d'argent avec 50 gr de ciment Morgan TRI-MORE No. 913. Le vanadate d'argent est obtenu de la manière suivante : 6 gr de métavanadate d'ammonium sont dissous dans un litre d'eau distillée et additionnée de 10 gr de nitrate d'argent. La solution de nitrate d'argent est ajoutée alors que la solution aqueuse du métavanadate d'ammonium est portée à 900 C. Le précipité obtenu est redissous dans la solution originale par l'addition de 50 ml d'une solution d'ammoniaque concentrée à 25 20. On ajoute alors 240 ml d'acide acétique à 100 %, afin d'obtenir un pH d'environ 3. On porte å ébullition pendant environ 10 minutes, et on filtre le précipité sur un buchner. On lave avec un litre d'eau distillée. On sèche à l'étuve. On obtient alors 10 gr de métavanadate d'argent. Le mélange de vanadate d'argent et de ciment est gaché avec 15 ml d'eau, afin d'obtenir une patte. La patte est introduite dans un dispositif comportant une filière pour former un élément cylindrique continu qui est déposé sur une surface lisse, de manière qu'après dessication le matériel ainsi obtenu n'adhère pas sur le support. La masse catalytique sur son support est desséchée entre 500 et IX0 C, le temps nécessaire à sa solidification. Elle est alors enlevée du support et placée dans un four pendant 12 heures, afin d'etre cuite. La température de cuisson dépend de la nature du ciment, elle peut etre entre 400 et 600" C. Le matériel, après refroidissement, est concassé et tamisé afin d'etre calibré.On obtient ainsi une masse catalytique. L'analyse du catalyseur, en vue de déterminer sa teneur en vanadate d'argent, peut s'effectuer par la technique de l'activation neutronique, le dosage étant effectué sur le pic d'émission gamma de V-52 (E =1, 44MeV). L'analyse d'un échantillon de 14, 35 mg d'un catalyseur contenant 20 % de vanadate d'argent donne une contenance pour une détermination de 2, 76 et de 2, 68 mg de AgVO3, ce qui correspond à une teneur du catalyseur 19 % calcalculée en AgW3 et de 4, 7 % en vanadium. EXEMPLE Il On mélange 100 gr de poudre Feststoff et 20 ml de Binder, du 'Xitt Ki 12 - Kelis A. G,", afin d'obtenir une pate dans laquelle on additionne 20 gr de vanadate d'argent obtenu selon le procédé de l'exemple précédait. Le mélange homogène du support du catalyseur avec le vanadate d'argent est traité selon le procédé décrit précédemment, afindSobtenirxne pate dans laquelle on additionne 20 gr de vanadate d'argent obtenu selon le procédé de l'exemple précédent. Le mélange homogène du support du catalyseur avec le vanadate d'argent est traité selon le procédé décrit précédemment, afin d'obtenir des éléments réguliers de quelques millimètres de diamètre. Il est alors porté pendant deux heures à 100 - 1500 C. I1 est alors cuit dans un four et traité comme l'exemple précédent. REVENDICATIONS 1 - La présente invention concerne à titre de produit industriel nouveau un catalyseur d'oxydation caractérisé en ce qu'il est constitué par le vanadate d'argent. 2 - Catalyseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'AgVO3 est obtenu par réaction de métavanadate d'ammonium sur le nitrate d'argent et par dissolution du sel obtenu en milieu alcalin et par précipitation dans un milieu d'acide acétique. 3 - Catalyseur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le vanadate d'argent est incorporé-à un support inerte constitué par un ciment d'alumine fondu qui, après etre gaché avec de l'eau et etre cuit à une température appropriée, donne une masse catalytique. 4 - Catalyseur selon les revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que le vanadate d'argent est incorporé dans le support dans une proportion pondérale de tordre de 20 % du support. 5 - Catalyseur selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est utilisé dans des dispositions et appareils utilisés pour la combustion quantitative du matériel contenant des isotopes tels que 4C et 3H. 6 - Catalyseur selon l'une des revendications 1 à 5 ci-dessus caractérisé par le fait qu'il comporte dans sa masse des activateurs tels que l'oxyde de manganèse, de tungstène, du sel de cuivre et de magnésium. 7 - Catalyseur selon l'une des revendications ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il est utilisé comme catalyseur d'oxydation de gaz de combustion, de moteurs à explosion, notamment de voitures automobiles, permettant la conversion du CO en CO2.