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Hopcalita

Hopcalita es el nombre comercial de una serie de mezclas que consisten principalmente en óxidos de cobre y manganeso , que se utilizan como catalizadores para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono cuando se exponen al oxígeno del aire a temperatura ambiente.

El nombre "hopcalita" se deriva de la Universidad Johns Hopkins - "Hop" y la Universidad de California - "Cal", donde se llevó a cabo una investigación básica sobre el monóxido de carbono durante la Primera Guerra Mundial y estos catalizadores se descubrieron en 1918. [1]

Se conocen una variedad de composiciones, como "hopcalita II" que es aproximadamente 60% de dióxido de manganeso y 40% de óxido de cobre (la  relación molar MnO 2 : CuO es 1.375) [2] y "hopcalita I" que es una mezcla de 50 % MnO , 30% CuO , 15% Co 2 O 3 , y 5% Ag 2 O . [2] [3] La hopcalita tiene las propiedades de una masa porosa y se parece al carbón activado en su apariencia. [1]

Preparación [ editar ]

Aunque típicamente los catalizadores de hopcalita se preparan calcinando mezclas íntimas de óxidos y carbonatos, [4] se han empleado varias técnicas para producir hopcalitas en el laboratorio y a escala industrial, como la mezcla física de los óxidos metálicos (finamente divididos), co- precipitación de óxidos metálicos a partir de soluciones de sales metálicas (véanse sales ), descomposición térmica de mezclas de nitratos metálicos (véase nitrato ) y carbonatos metálicos (véase carbonato ), síntesis en un paso mediante pirólisis por aspersión de llama a partir de sistemas precursores orgánicos e inorgánicos, p. ej. [ 5] También se han descrito catalizadores de hopcalita en nanofase. [6]

Aunque los catalizadores basados ​​en hopcalita se han utilizado en la práctica durante décadas, aún quedan abiertas muchas preguntas sobre su modo de acción. Esto se debe a sus complejas estructuras, que dificultan la obtención de información sobre los centros activos y los mecanismos de catálisis y desactivación.

Aplicaciones [ editar ]

La hopcalita se usa ampliamente en equipos de protección respiratoria individual (EPR) y equipos de protección colectiva, entre otros. Los diferentes usos de los catalizadores de hopcalita se enumeran a continuación:

  • en algunos tipos de filtros de máscara de gas diseñados para proteger del monóxido de carbono (DP-1 de fabricación soviética, filtros combinados VK-450, filtros SX (CO), por ejemplo)
  • en sistemas de filtración de aire y aparatos respiratorios para purificar los suministros de aire respirable, por ejemplo, los utilizados en el buceo y la extinción de incendios. [7]
  • utilizado como principal ingrediente de filtración en los respiradores de autorrescate suministrados a los mineros (SPP-4) [7]
  • Filtrado de auto-rescatadores diseñados para su uso en condiciones de incendio (GDZK-EN, GDZK-U, GDZK-A, p. ej.)
  • en dispositivos para controlar el contenido de monóxido de carbono (CO) en las habitaciones
  • se utiliza como precaución con los compresores de aire sumergibles, si son impulsados ​​por motores de combustión interna (como en los barcos)

En el equipo de protección respiratoria, la hopcalita se utiliza para facilitar la oxidación rápida del monóxido de carbono tóxico para dañar el dióxido de carbono con el oxígeno del aire, que luego se une químicamente a una capa de hidróxido de sodio , eliminando así el CO de la corriente de aire (que de lo contrario, no se elimina con filtros de aire de carbón activado). [7] El vapor de agua envenena el catalizador de hopcalita, por lo que para proteger contra el vapor de agua, se introduce un filtro adicional a base de gel de sílice . Además de eso, la capa de hopcalita está protegida por un filtro mecánico y una capa de carbón activado, purifica el aire de otros contaminantes. [8] [9] [10]El funcionamiento de los detectores de monóxido de carbono (CO), por otro lado, se basa en registrar el calor liberado durante la oxidación catalítica de monóxido de carbono (CO) a dióxido de carbono (CO 2 ).

Aunque se utilizan principalmente para catalizar la conversión de CO en CO 2 , los catalizadores de hopcalita también se utilizan para eliminar el óxido de etileno y otros COV , así como el ozono de las corrientes de gas. [11] Además, las hopcalitas catalizan la oxidación de varios compuestos orgánicos a temperaturas elevadas (200–500 ° C).

Ver también [ editar ]

  • Máscara de gas
  • Aparato de respiración
  • Dispositivo de autorrescate autónomo
  • Detector de monóxido de carbono
  • Catálisis
  • catálisis heterogénea
  • Intoxicación por monóxido de carbono

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b La eliminación de monóxido de carbono del aire - A. Lamb, WC Bray y JCW Frazer - The journal of industrial and engineering chemistry Mar., 1920, p213
  2. ^ a b Manual de química inorgánica preparativa, 2ª ed. Editado por G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. pag. 1675.
  3. ^ La oxidación a temperatura ambiente del monóxido de carbono por catalizadores basados ​​en óxido de cobre y manganeso - Tesis de doctorado - Christopher D. Jones, marzo de 2006
  4. ^ Xia, GG; Yin, YG; Willis, WS; Wang, JY; Suib, SL, "Catalizadores estables eficientes para la oxidación de monóxido de carbono a baja temperatura", Journal of Catalysis 1999, volumen 185, págs. 91-105. doi: 10.1006 / jcat.1999.2484
  5. ^ T. Biemelt, K. Wegner: pirólisis de llama en microemulsión para la síntesis de nanopartículas de hopcalita: un nuevo concepto de catalizador
  6. ^ Xie, X .; Li, Y .; Liu, Z.-Q .; Haruta, M .; Shen, W., "Oxidación de CO a baja temperatura catalizada por nanobarras de Co3O4", Nature 2009, volumen 458, págs. 746-749. doi: 10.1038 / nature07877
  7. ^ a b c Bernard Jaffe [1947] Nuevo mundo de la química Silver Burdett Co. Página 368
  8. ^ Chemia 1 - podręcznik, tom 1, klasa 1, szkoła ponadgimnazjalna Zakres rozszerzony Stanisława Hejwowska, Ryszard Marcinkowski, Operon
  9. ^ http://portalwiedzy.onet.pl/7039,,,,hopkalit,haslo.html
  10. ↑ Henryk Ołdakowski, Włodzimierz Struś Budowa sprzętu pożarniczego. Wydawnictwo MON 1959 r.
  11. ^ Sebezáchranný filtrační přístroj W 65-2 BL. Dostupné en línea [cit- 2020-05-15]