用浸漬法制備催化劑有哪些具體操作方法？要注意哪些方面？
浸漬法是目前催化劑工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種方法，那么在使用浸漬法制備催化劑的過程中有哪些具體的操作方法呢？有哪些方面需要注意呢？
浸漬法是基于活性組分(含助催化劑)以 鹽溶液形態(tài)浸漬到多孔載體上并滲透到內(nèi)表面，而形成高效催化劑的原理。通常將含有活性物質(zhì)的液體去浸各類載體，當(dāng)浸漬平衡后，去掉剩余液體，再進行與沉淀 法相同的干燥、焙燒、活化等工序后處理。經(jīng)干燥，將水分蒸發(fā)逸出，可使活性組分的鹽類遺留在載體的內(nèi)表面上，這些金屬和金屬氧化物的鹽類均勻分布在載體的 細孔中，經(jīng)加熱分解及活化后，即得高度分散的載體催化劑。
活性溶液必須浸在載體上，常用的多孔性載體有氧化鋁、氧化硅、活性炭、硅酸鋁、硅藻土、浮石、石棉、陶土、氧化鎂、活性白土等，可以用粉狀的，也可以用成型 后的顆粒狀的。氧化鋁和氧化硅這些氧化物載體，就像表面具有吸附性能的大多數(shù)活性炭一樣，很容易被水溶液浸濕。另外，毛細管作用力可確保液體被吸入到整個多孔結(jié)構(gòu)中，甚至一端封閉的毛細管也將被填滿，而氣體在液體中的溶解則有助于過程的進行，但也有些載體難于浸濕，例如高度石墨化或沒有化學(xué)吸附氧的碳就是這樣，可用有機溶劑或?qū)⑤d體在抽真空下浸漬。
其優(yōu)點是：（1）負載組分主要分布在載體表面，用量少，利用率高，這對于貴金屬催化劑尤其重要；（2）由于市場上有各種載體供應(yīng)，可以用已成型的載體，省去催化劑成型步驟，而且載體種類很多，物理結(jié)構(gòu)清楚，可根據(jù)需要選擇合適的載體。但是其缺點是其焙燒熱分解工序常產(chǎn)生廢氣污染。 浸漬法可分為粉狀載體浸漬法和粒狀載體浸漬法兩種工藝。粒狀載體浸漬前通常先做成一定形狀，抽空載體后用溶液接觸載體，并加入適量的競爭吸附劑。也可將活性組分溶液噴射到轉(zhuǎn)動的容器中翻滾到載體上，然后可用過濾、傾析及離心等方法除去過剩溶液。粉狀載體浸漬法與粒狀載體浸漬法類似，但需增加壓片、擠條或成球等成形步驟。浸漬的方法對催化劑的性能影響較大，粒狀載體浸漬時，催化劑表面結(jié)構(gòu)取決于載體顆粒的表面結(jié)構(gòu)，如比表面、孔隙率、孔徑大小等，催化反應(yīng)速率不同，對催化劑表面結(jié)構(gòu)的要求也不同。 沉積在催化劑載體的金屬的最終分散度取決于許多因素的相互作用，這些因素包括浸漬方法、吸附的強度，以吸留溶質(zhì)形式存在的金屬化合物相比于吸附在孔壁上的物種的程度，以及加熱與干燥時發(fā)生的化學(xué)變化等。
雖然浸漬過程中，大多數(shù)金屬試劑都可以不同程度地吸附在載體上，但是吸附過程相當(dāng)復(fù)雜，不同類型的吸附都可能發(fā)生，可以是金屬離子與含有羥基的表面吸附；也可以是含有堿金屬及堿土金屬離子的表面進行陽離子交換。載體的表面結(jié)構(gòu)還可能因浸漬步驟不同加以改變，從而更改表面的吸附特性。這些在工藝實施過程中必須 加以考慮。若載體遭受浸蝕，情況會更復(fù)雜，在高pH值下硅膠要受浸蝕，而高表面積的氧化鋁則無論在過高或過低pH值下都要受浸蝕，在用酸性液體浸漬氧化鋁載體的過程中，部分氧化鋁會首先發(fā)生溶解，并隨著pH值的增高接著要發(fā)生沉淀，最好用緩沖劑來控制這個效應(yīng)。
在對載體的選擇與預(yù)處理方面，一般有如下的一些要求：機械強度高；載體為惰性，與浸漬液不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；合適的顆粒形狀與尺寸，適宜的表面積，孔結(jié)構(gòu)等；有足夠的吸水性；耐熱性好；不含催化劑毒物和導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生的物質(zhì)；原料易得，制備簡單，無污染。常用載體包括氧化鋁，硅膠，分子篩，活性炭，硅藻土，浮石等。對載體的預(yù)處理包括焙燒，酸化，鈍化，擴孔。
配置浸漬液時，要選用活性組分金屬的易溶鹽，如硝酸鹽，銨鹽，有機酸鹽等。而且濃度也要合適，濃度過高，會造成活性組分在孔內(nèi)分布不均勻，易得到較粗的金屬顆粒且粒徑分布不均勻，而如果濃度過低，一次浸漬達不到要求，必須多次浸漬，費時費力。
另外，浸漬法還可以分為以下幾類：
(1)過量浸漬法：將載體泡入過量的浸漬溶液中，即浸漬溶液體積超過載體可吸收體積，待吸附平衡后，濾去過剩溶液，干燥、活化后便得催化劑成品。通常借調(diào)節(jié)浸漬溶液的濃度和體積控制附載量。
(2)等體積浸漬法：將載體與它可吸收體積的浸漬溶液相混合，由于浸漬溶液的體積與載體的微孔體積相當(dāng)，只要充分混合，浸漬溶液恰好浸透載體顆粒而無過剩，可省略廢液的過濾 與回收。但是必須注意，浸漬溶液體積是浸漬化合物性質(zhì)和浸漬溶液黏度的函數(shù)。確定浸漬溶液體積，應(yīng)預(yù)先進行試驗測定。等體積浸漬可以連續(xù)或間斷進行，設(shè)備投資少，生產(chǎn)能力大，能精確調(diào)節(jié)附載量，所以工業(yè)上廣泛采用。
(3)多次浸漬法: 即浸漬、干燥、焙燒反復(fù)進行數(shù)次。采用這種方法的原因有兩點。第一，浸漬化合物的溶解度小，一次浸漬不能得到足夠大的附載量，需要重復(fù)浸漬多次；第二， 為避免多組分浸漬化合物各組分間的競爭吸附，應(yīng)將各別組分按秩序先后浸漬。每次浸漬后，必須進行干燥和焙燒，使之轉(zhuǎn)化為不溶性的物質(zhì)，這樣可以防止上次浸 載在載體的化合物在下一次浸漬時又溶解到溶液中，也可以提高下一次浸漬時載體的吸收量。 隨著浸漬次數(shù)的增加，每次附載增量將減少。多次浸漬法工藝過程復(fù)雜，勞動效率低，生產(chǎn)成本高，除非上述特殊情況，應(yīng)盡量少采用。
(4)浸漬沉淀法 本法是在浸漬法的基礎(chǔ)上輔以均勻沉淀法發(fā)展起來的一種新方法，即在浸漬液中預(yù)先配入沉淀劑母體，待浸漬單元操作完成之后，加熱升溫使待沉淀組分沉積在載體表面上。此法可以用來制備比浸漬法分布更加均勻的金屬或金屬氧化物負載型催化劑。
(5)流化床噴灑浸漬法 ：浸漬溶液直接噴灑到流化床中處于流化狀態(tài)的載體中，完成浸漬以后，升溫干燥和焙燒。在流化床內(nèi)可一次完成浸漬、干燥、分解和活化過程。流化床內(nèi)放置一定量的多孔載體顆粒，通入氣體使載流化，再通過噴嘴將浸漬液向下或用煙道氣對浸漬后的載體進行流化干燥，然后升高床溫使負載的鹽類分解，逸出不起催化作用的揮 發(fā)組分，最后用高溫?zé)煹罋饣罨呋瘎罨蠊娜肜淇諝膺M行冷卻，然后卸出催化劑。
(6)蒸氣相浸漬法：除了溶液浸漬之外，亦可借助浸漬化合物的揮發(fā)性，以蒸氣相的形式將它附載到載體上。這種方法首先應(yīng)用在正丁烷異構(gòu)化過程中的催化劑，催化劑為AlCl3／鐵釩土。在反應(yīng)器內(nèi)先裝入鐵釩土載體，然后以熱的正丁烷氣流將活性組分AlCl3氣溫升高，而有足夠的AlCl3沉淀在載體鐵礬土上后氣化，并使AlCl3微粒與丁烷一起通過鐵礬土載體的反應(yīng)器，當(dāng)附載量足夠時，便轉(zhuǎn)入異構(gòu)化反應(yīng)。用此法制備的催化劑，在使用過程中活性組分也容易流失。為了維持催化性穩(wěn)定，必須連續(xù)補加浸漬組分。適用于蒸氣相浸漬法的活性組分沸點通常比較低。
