Недорогие способы вернуть к жизни старый катализатор, вместо покупки нового
Все без исключения современные автомобили оснащаются каталитическим нейтрализатором выхлопных газов или просто катализатором. Это устройство позволяет значительно сократить вредность выбрасываемых автомобилем газов. Но со временем катализатор забивается, и его приходится менять. Стоит это удовольствие немало, поэтому большинство автомобилистов вместо него устанавливают пламягаситель и обманку. Но не стоит спешить резать глушитель, можно опробовать восстановить старый катализатор.
Улучшаем бензин
Если пробег вашего автомобиля перевалил за 100 тысяч километров, то самое время задуматься о состоянии катализатора. В автомобильных магазинах можно встретить специальные присадки для очистки катализаторов от сажи. Это средство выливается прямо в бензобак автомобиля. По отзывам автомобилистов, оно действительно помогает, но только в тех случаях, когда катализатор не сильно забит. Да и для достижения нужного эффекта придётся использовать эту присадку несколько раз.
Мойка катализатора
Когда присадка уже не помогает очистить всю скопившуюся в сотах катализатора грязь, в ход идёт специальная мойка. В некоторых автомастерских есть специализированное оборудование для промывки катализаторов, при этом их не нужно даже разбирать. По наблюдениям водителей, которые опробовали эту услугу, такой мойки хватает ещё на 30 тысяч километров, после чего процедуру нужно либо повторять, либо всё же менять катализатор.
Меняем картридж
В некоторых автомобилях конструкция глушителя позволяет легко заменить отработавший свой срок катализатор. Всё, что нужно, – это достать старый картридж и заменить его на новый. Стоимость такой услуги невысока и сравнима с установкой пламягасителя и обманки лямбда-зонда. Плюсом этого решения является сохранение экологичности автомобиля, и возможность без проблем официально пройти техосмотр, ведь количество вредных выбросов будет соответствовать положенной норме.
Как самостоятельно проверить и реанимировать катализатор машины
Сколько лет или тысяч километров проживет катализатор? На Chevrolet Niva, например, он выходит из строя через 50 000 — 70 000 км, а на старых японских и американских автомобилях может пережить кузов и несколько смен глушителя. Фактор износа этого узла во многом зависит от конструкции — в некоторых случаях полностью прогоревший и осыпавшийся «каталик» просто перестает осуществлять свою функцию без последствий для мотора — а датчики гибели узла не замечают.
В современных же авто — борьба за экологию и все такое — подобный фортель уже не пройдет, лябда-зонд тут же зажжет «джеки чана» на торпедо. Но самая частая причина выхода катализатор из строя — низкое качество топлива, обильно насыщенного серой. Соты забиваются золой, выхлопные газы перестают выходить из мотора в должном количестве, двигатель задыхается, а масло — обильно коксуется на стенках. Шах и мат за несколько тысяч километров.
Чтобы этого не допустить, нужно быть с автомобилем чуть внимательнее. Если силовая установка начала употреблять больше обычного, но вместе с тем упала мощность, нужно проверить масло. Если «ужор» удалось зафиксировать, то заводите мотор и отправляйтесь к выхлопной трубе: при нормальных условиях, заткнуть ладонью выхлоп удается не более чем на пять секунд. Отработанное топливо должно выходить рывками с достаточной силой. Если этого не происходит — катализатор забит.
Чтобы убедиться в правильности своих выводов окончательно, можно приобрести за 500 рублей на китайской барахолке электронный эндоскоп, агрегатировать его со смартфоном, и через специальное отверстие внимательно изучить внутренности катализатора. Увиденное должно окончательно расставить все точки над «i».
В любом случае, чтобы вы там не узрели, выкладывать пятизначную сумму за новый сразу же не стоит. Прежде всего, следует попробовать «оживить» родной. Для этих целей есть специальные химические составы двух типов: которые заливаются в бак и те, что механически очищают соты. С баком все предельно ясно, при заправке следует добавить «химию» в бензин и дать машине возможность «продышаться»: выехать на скоростную магистраль и «дать гари». Кстати, специалисты рекомендуют всем автомобилистам проводить такую процедуру каждые 20 000 км. Превентивно, так сказать.
Если же этого оказалось недостаточно, то следует взять «пенный» очиститель: на яме или эстакаде выкручиваем лямбд-зонд, который стоит перед катализатором, и через трубку заполняем соты специальным моющим раствором. Даем разработкам химической промышленности немного поработать, а после гоняем двигатель на высоких оборотах.
Если же катализатор забит «наглухо» или уже рассыпался, о чем непременно сообщит исследование эндоскопом, то водитель встает перед выбором: выбивать, ставя обманку, или менять, заплатив, как за половину автомобиля. И ответ на этот вопрос должен дать каждый. И дать исключительно самому себе.
Ремонт катализатора своими силами
Если была проведена диагностика катализатора, которая показала, что элемент забился и сопротивление прохода отработавших газов значительно возросло, значит катализатор нужно промыть. Когда промывка очистителем катализатора невозможна (при механическом повреждении), тогда деталь придется заменить. В случае, если замена катализатора нецелесообразно экономически, катализатор придется удалить.
Принцип работы и роль катализатора
Большинство современных автомобилей оборудованы двумя нейтрализаторами: основным и предварительным.
В выпускной коллектор встраивается предварительный нейтрализатор (таким образом его прогрев до рабочей температуры значительно ускоряется).
Теоретически, для двигателя каталитические нейтрализаторы приносят вред, так как значительно увеличивается сопротивление выпускного тракта. Для того, чтобы поддержать необходимую температуру катализатора на некоторых режимах возникает необходимость обогащения смеси.
В результате это приводит к заметному снижению характеристик мотора по расходу топлива и мощности. Но иногда простое удаление катализатора может усугубить ситуацию, так как система очистки выхлопных газов на большинстве автомобилей плотно связана с системой управления двигателем. Есть вероятность, что работа двигателя будет осуществляться в аварийном режиме (CHECK ENGINE), что несомненно приведет к ограничению мощности, а также увеличенному расходу топлива.
Как ремонтировать катализатор
В том случае, если вы все-таки решили убрать катализатор, то предварительно необходимо узнать о вероятных последствиях и способах, которые помогут их обойти. Желательно пообщаться с владельцами таких – же автомобилей (в интернете огромное количество клубов любителей автомобилей определенной марки).
Состояние сот катализатора
В общем, в том случае, который указан на схеме выше, первый датчик кислорода не отслеживает состояние катализаторов, никак не скажутся на его показания удаление последних, второй датчик температуры придется обмануть, для этого устанавливаем обманку ввёртыш под датчик, делаем это для того, чтобы показания датчика без катализатора были равны или приблизительны тем, которые были при установленном катализаторе. В случае, если и второй датчик является лямбдой нужно быть аккуратнее, так как после удаления катализатора, скорее всего, потребуется перепрошивка блока управления двигателем (в некоторых случаях можно провести коррекцию).
В продемонстрированном на схеме выше случае, на показания датчиков оказывает влияние состояние предварительного катализатора. Таким образом, правильнее будет удалить основной катализатор и промыть предварительный.
В итоге получим минимальное сопротивление выпускного тракта, данные изменения не будут оказывать никакое влияние на систему управления двигателем, но при вкручивании ввёртыша, показания датчика температуры отработавших газов будут ошибочные и это не есть good. Но это все теория, а на практике нужно учесть состояния сот катализатора.
Составляем план работ — промываем предварительный катализатор и удаляем основной, вот и все можно начинать.
Первым нужно снять выпускной коллектор, предварительный катализатор интегрирован в нём:
Выпускной коллектор. Болты крепления коллектора
Выпускной коллектор. Предварительный нейтрализатор
Выпускной коллектор снимаем. Получаем в итоге такую деталь:
Соты представляют собой длинные, но довольно тонкие каналы, поэтому диагностируем их состояние внимательно на просвет, желательно использовать небольшой, но достаточно яркий источник света, напряжение которого не превышает 12В (правила безопасности соблюдаем).
Состояние сот почти идеальное для пробега в 200 тыс. км.
При проверке на свет, был обнаружен небольшой дефект, он не представляет опасности и вреда:
Промывку проводим в том случае, если механические повреждения отсутствуют (к ним относятся просадка, прогар и т.д.), наличие отложений, которые значительно уменьшают проходное сечение. Соты нужно тщательно продуть спреем для карбюраторов либо воспользоваться пенным очистителем катализатора.
Если отложений очень много, то после продувки спреем катализатор можно замочить на ночь в емкости с соляркой. После чего, продувку повторить. Не забудьте о канале рециркуляции выхлопных газов (ещё одна подлянка экологов):
Если вы всё таки удалили предварительный катализатор, то канал придется тщательно промыть, так как крошка, образовавшаяся при удалении может попасть во впуск, а оттуда в цилиндры (легко догадаться, что зеркало цилиндров не слабо пострадает).
Все операции, которые проводятся с основным катализатором, схожи с операциями, описанными на примере предварительного катализатора. Далее начинаем сборку, собирать нужно в обратном порядке, прокладки должны быть новые или очень хорошо очищенные старые, собираем аккуратно, ничего не забываем.
Удаляем основной катализатор
В моём случае было достаточно выкрутить две гайки крепления отводящей трубы, а так же отогнуть трассу после нейтрализатора в сторону.
На удивление японский катализатор, после 200 тысяч километров всё ещё полон сил.
Конечно жалковато дорогущий катализатор, но его нужно пробить, таким образом мы облегчим дыхание двигателя. Соты катализатора очень просто пробить перфоратором с победитовым сверлом 23 мм.
Соты катализатора удалять целиком я не стал, мною было пробито два отверстия, излишки были удалены.
Цель только частичное удаления катализатора проста – соты, которые остались вокруг стенок, будут уменьшать резонансные колебания, а пробитого отверстия вполне хватит, чтобы избавится от повышенного сопротивления прохождения отработанных газов в районе катализатора.
Вблизи выглядит так:
После удаления сот, удаляем их обломки из бочки катализатора. Для этого нужно завести машину и хорошо прогазовать, пока не перестанет идти пыль от керамики.Далее ставим на место отводящую трубу и наслаждаемся результатом.
Плюсы частичного удаления катализатора:
Вот и все, как Вы заметили, удаление катализатора не представит никакой сложности. В сервисе меня попытались развести на разрезание катализатора, прочистку и обратное сваривание корпуса. Соответственно и цену они за «такую сложную», к тому же и бесполезную работу, загнули бы соответствующую.
Эффективные способы восстановления катализатора к отличному состоянию
Каталитический нейтрализатор предназначается для качественной очистки выхлопных газов современного автомобиля. На протяжении эксплуатации данное устройство изнашивается, загрязняется, выходит из строя. В каждом конкретном случае целесообразно определиться, что лучше – ремонт или замена.
Симптомы загрязнения или выхода из строя
Водитель с практическим опытом без труда определит снижение эффективности работы каталитического нейтрализатора.
С другой стороны, каждый автолюбитель может сделать это, наблюдая следующие проявления:
Кроме того, при сильной степени загрязнения катализатора можно визуально наблюдать изменения цвета выхлопа. При сильном загрязнении из трубы вообще могут не выходить выхлопные газы.
Если появился один или несколько из перечисленных симптомов, то следует проверить данное устройство. Лучше всего снять его и визуально обследовать. При наличии загрязнений различной природы на сеточке катализатора нужно прочистить ее, используя различные методы.
Щадящие методы
Существуют наиболее мягкие способы очистки катализатора с помощью современной автомобильной химии. Кроме того, демонтированное устройство можно очистить с помощью длительного замачивания и последующего удаления загрязнений механическим способом.
Присадки
Современные специализированные магазины предлагают широкий выбор специальных средств, которые предназначаются для промывки и восстановления нейтрализатора. Использовать их очень просто. Для этого нужно влить содержимое бутылочки внутрь топливного бака авто.
Но следует помнить, что сильно загрязненный катализатор очистить только химическим путем не получится. Данные присадки целесообразно использовать для профилактических целей, при низком уровне загрязнения или износа. Регулярное использование таких средств может увеличить ресурс устройства.
Замачивание и удаление отложений
Сильно загрязненный нейтрализатор лучше демонтировать и попробовать очистить с помощью специальных химических средств, этанола, жидкости для карбюратора.
Сделать это можно, придерживаясь следующего алгоритма:
Следует учитывать, что в случае просадки или прогорания нужно заменить катализатор.
Промывку с использованием жидкости для карбюратора требуется по следующей схеме:
Если данная процедура не принесла ожидаемых результатов, то можно попробовать керосин.
Механические методы
Наждачная бумага
В случае незначительных загрязнений фильтр катализатора можно очистить с помощью мелкой наждачной бумаги:
Просверливание
Перед тем, как восстановить работу катализатора путем просверливания, следует внимательно оценить вероятные неблагоприятные последствия. Вполне вероятно, что после таких действий мотор будет работать в аварийном режиме. При этом может увеличиться расход топлива, а двигатель потеряет мощность. Кроме того, удаление устройства нередко требует корректировки блока управления силового агрегата.
Удобней всего будет удаление главного нейтрализатора и промывка предварительного. При этом нужно «обмануть» температурный датчик, вкрутив в него болт. Зачастую такие действия приводят к искажению данных о температуре.
Как восстановить катализатор автомобиля
1200 руб. за фотоотчёт
Платим за фотоотчёты по ремонту авто. Заработок от 10 000 руб/мес. Пишите:
Если была проведенная диагностика которая показала, что катализатор забился и сопротивление прохода отработавших газов значительно возросло, значит нужно промыть катализатор. Если промывка невозможна (в случае механического повреждения), тогда катализатор придется заменить, в случае, если замена катализатора не целесообразна экономически, катализатор придется удалить.
Большинство современных автомобилей оборудованы двумя нейтрализаторами: основным и предварительным.
Теоретически, для двигателя каталитические нейтрализаторы приносят вред, так как значительно увеличивается сопротивление выпускного тракта, к тому же, для того, чтобы поддержать необходимую температуру катализатора на некоторых режимах возникает необходимость обогащения смеси.
В результате это приводит к заметному снижению характеристик мотора по расходу топлива и мощности. Но иногда простое удаление катализатора может усугубить ситуацию, так как система очистки выхлопных газов на большинстве автомобилей плотно связана с системой управления двигателем. Есть вероятность, что работа двигателя будет осуществляться в аварийном режиме (CHECK ENGINE), что несомненно приведет к ограничению мощности, а так же увеличенному расходу топлива.
В том случае, если вы все-таки решили убрать катализатор, то предварительно необходимо узнать о вероятных последствиях и способах, которые помогут их обойти. Желательно пообщаться с владельцами таких – же автомобилей (в интернете огромное количество клубов любителей автомобилей определенной марки).
В общем, в том случае, который указан на схеме, первый датчик кислорода не отслеживает состояние катализаторов, никак не скажутся на его показания удаление последних, второй датчик температуры придется обмануть, для этого устанавливаем ввёртыш под датчик, делаем это для того, чтобы показания датчика без катализатора были равны или приблизительны тем, которые были при установленном катализаторе. В случае, если и второй датчик является лямбдой нужно быть аккуратнее, так как после удаления катализатора, скорее всего, потребуется перепрошивка блока управления двигателем (в некоторых случаях можно провести коррекцию).
В продемонстрированном на схеме случае, на показания датчиков оказывает влияние состояние предварительного катализатора. Таким образом, правильнее будет удалить основной катализатор и промыть предварительный. В итоге получим минимальное сопротивление выпускного тракта, данные изменения не будут оказывать ни какое влияние на систему управления двигателем, но при вкручивании ввёртыша, показания датчика температуры отработавших газов будут ошибочные и это не есть good. Но это все теория, а на практике нужно учесть состояния сот катализатора.
Составляем план работ — промываем предварительный катализатор и удаляем основной, вот и все можно начинать.
Первым нужно снять выпускной коллектор, предварительный катализатор интегрирован в нём:
Соты представляют собой длинные, но довольно тонкие каналы, поэтому диагностируем их состояние внимательно на просвет, желательно использовать небольшой, но достаточно яркий источник света, напряжение которого не превышает 12В (правила безопасности соблюдаем).
Состояние сот почти идеальное для пробега в 200 тыс. км.
При проверке на свет, был обнаружен небольшой дефект, он не представляет опасности и вреда:
Промывку проводим в том случае, если механические повреждения отсутствуют (к ним относятся просадка, прогар и т.д.), наличие отложений, которые значительно уменьшают проходное сечение.Соты нужно тщательно продуть спреем для карбюраторов.
Если отложений очень много, то после продувки спреем катализатор можно замочить на ночь в емкости с соляркой. После чего, продувку повторить. Не забудьте о канале рециркуляции выхлопных газов (ещё одна подлянка экологов):
Если вы всё таки удалили предварительный катализатор, то канал придется тщательно промыть, так как крошка, образовавшаяся при удалении может попасть во впуск, а оттуда в цилиндры (легко догадаться, что зеркало цилиндров не слабо пострадает).
Все операции, которые проводятся с основным катализатором, схожи с операциями, описанными на примере предварительного катализатора.
Далее начинаем сборку, собирать нужно в обратном порядке, прокладки должны быть новые или очень хорошо очищенные старые, собираем аккуратно, ничего не забываем.
Удаляем основной катализатор
В моём случае было достаточно выкрутить две гайки крепления отводящей трубы, а так же отогнуть трассу после нейтрализатора в сторону.
На удивление японский катализатор, после 200 тысяч километров всё ещё полон сил.
Конечно жалковато дорогущий катализатор, но его нужно пробить, таким образом мы облегчим дыхание двигателя. Соты катализатора очень просто пробить перфоратором с победитовым сверлом 23 мм.
Соты катализатора удалять целиком я не стал, мною было пробито два отверстия, излишки были удалены.
Цель только частичное удаления катализатора проста – соты, которые остались вокруг стенок, будут уменьшать резонансные колебания, а пробитого отверстия вполне хватит, чтобы избавится от повышенного сопротивления прохождения отработанных газов в районе катализатора.
Вблизи выглядит так:
После удаления сот, удаляем их обломки из бочки катализатора. Для этого нужно завести машину и хорошо прогазовать, пока не перестанет идти пыль от керамики.Далее ставим на место отводящую трубу и наслаждаемся результатом.
Плюсы частичного удаления катализатора это уровень ума аналогичный стоковому, к тому же тем самым я избавился от дребезжания в районе бочки катализатора.
Вот и все, как Вы заметили, удаления катализатора не представит ни какой сложности. В сервисе меня попытались развести на разрезание катализатора, прочистку и обратное сваривание корпуса. Соответственно и цену они за «такую сложную», к тому же и бесполезную работу загнули бы соответствующую.
Катализатор является одним из важных элементов выхлопной системы. Его основная задача заключается в фильтрации выхлопных газов, попадающих в окружающую среду, с целью экологической безопасности.Однако, со временем катализатор может и вовсе прогореть, образовав в себе отверстия. В таком случае необходимо производить замену всего узла.
Как правило, катализатор способен осуществлять свою корректную работу на протяжении 70 – 120 тысяч километров. Но стоит отметить, что данные числа не являются регламентом и замена может быть произведена раньше. Некоторые автовладельцы осуществляют чистку катализатора. Если он не подвергся серьезным загрязнениям, то можно произвести его очистку и продолжать эксплуатацию еще некоторое время. В данной статье мы поговорим о том, как производится чистка катализатора, чем это лучше сделать, а также как не следует производить его восстановление.
Симптомы загрязнения катализатора
О том, что катализатор значительно забился, могут сигнализировать следующий ряд индикаторов:
Если владелец обнаружил один из таких признаков в работе своего авто, то существует вероятность, что катализатор забился и необходимо произвести его замену или чистку. Однако, наличие таких индикаторов не может безоговорочно говорить о неисправности фильтрующего элемента. Появление таких признаков также может свидетельствовать о неработоспособности иных систем автомобиля. Для вынесения вердикта необходимо произвести диагностику или внешний осмотр подозреваемых элементов.
Одним из самых эффективных способов проверки катализатора – это демонтаж выхлопного узла и его визуальный осмотр. Это позволит с уверенностью выявить или исключить загрязнение катализатора. Если при осмотре катализатор забит различным мусором и иными отходами, то можно попробовать максимально их устранить.
Существуют разные способы очистки катализатора. Рассмотрим наиболее эффективные и распространенные.
Очистка сильных загрязнений катализатора химическими средствами
В тех случаях, когда узел загрязнен слишком сильно, для его очистки применяют химические средства.
Последовательность действий при такой чистке следующая.
Если после 3-4 прочисток катализатор не стал значительно чище, то в таком случае рекомендуется использовать для чистки более сильные средства. В такой ситуации можно замочить катализатор в керосине на ночь.
Очистка катализатора с помощью наждачной бумаги
В тех случаях, когда катализатор загрязнен не критично, а нагар еще не успел заполнить весь периметр сот катализатора, для очистки можно использовать наждачную бумагу средней жесткости.
Производится такая чистка в несколько этапов и не потребует большего количества времени.
На этом процесс чистки завершается. После этого можно устанавливать катализатор обратно и продолжать эксплуатацию транспортного средства еще определенное время.
Средство для восстановления катализаторов
В настоящее время на рынке автомобильной химии появились специализированные средства, способствующие восстановлению и очистке катализаторов.
Такие очистители позволяют:
Данные химические средства заливаются в топливный бак. Как правило, они совместимы с любым типом топлива.
Основная цель применения таких средств заключается в снижении содержания вредных веществ в выхлопных газах, а также уменьшение нагрузки на катализатор путём полного сгорания топлива в камере горения. Таким образом, средство для очистки позволяет не только восстановить катализатор, но и увеличить срок его службы.
Как нельзя чистить катализатор
Очень часто встречаются автовладельцы, которые при обнаружении проблем с прогоранием катализатора, просто удаляют его или просверливают отверстия с целью экономии времени и денежных средств. Такой способ безусловно позволит вернуть прежнюю мощность автомобилю, но при этом в атмосферу будет попадать превышенное количество вредных примесей. Помимо этого, значительно увеличится громкость выхлопной системы. Данный способ является наиболее простым, что и привлекает большинство автолюбителей. Но надеяться на долгую и правильную работу двигателя с поврежденным или удаленным фильтрующим элементом даже не стоит.
Как видите, своевременная очистка катализатора не отнимет у вас много времени и затрат, но при этом Ваш автомобиль продолжит служить без каких-либо нареканий и не подведёт в нужный момент. Важно всего лишь вовремя следить за состоянием выхлопного узла и при необходимости производить его очистку.
Владельцы патента RU 2464088:
Изобретение относится к производству автомобильных катализаторов, в частности к способу их регенерации. Способ регенерации катализаторов включает термическое разложение пироуглерода, растворение платиноидов смесью соляной и азотной кислот или 30% пероксидом водорода в замкнутом цикле, при этом процесс растворения анализируют на полноту извлечения платиноидов, а избыток азотной кислоты и пероксида водорода удаляют восстановителями, для выделения платиноидов кислый раствор подвергают ионной флотоэкстракции катионными ПАВ, затем экстракт с прекурсорами платиноидов отделяют от кислого раствора, содержащего ионы церия и алюминия, экстрагент испаряют, прекурсоры платиноидов растворяют в воде с образованием мицеллярного раствора, добавляют гидразингидрат и восстанавливают платиноиды в щелочной среде до наночастиц металлов при перемешивании ультразвуком, дисперсию центрифугируют, водный раствор сливают, фугат промывают спиртом и вновь центрифугируют и получают нанопорошок платиноидов; кислый раствор, содержащий ионы церия и алюминия, нейтрализуют гидроксидом калия до рН=8-9, добавляют калиевое мыло высших карбоновых кислот, отделяют образующиеся мыла церия и алюминия, растворяют их в мицеллярном водном растворе додецилсульфата натрия, а затем разлагают гидроксидом аммония с образованием смеси гидроксида церия и алюминия, полученную дисперсию центрифугируют, образующийся осадок гидроксидов церия и алюминия промывают водой и вновь центрифугируют, осадок отделяют, сушат на воздухе, затем прокаливают при температуре 400°С, получают нанопорошок СеO2 и γ-Аl2O3. и диоксида церия СеO2. Технический результат — возможность использования регенерируемых материалов в форме нанопорошков для создания нового катализатора без дополнительной обработки. 4 з.п. ф-лы, 2 пр.
Изобретение относится к производству автомобильных катализаторов-нейтрализаторов. В частности, к регенерации катализаторов дожигания выхлопных газов — монооксида углерода, оксидов азота, углеводородов.
Композиция катализатора состоит из наночастиц двойных или тройных систем Pt/Rh, Pd/Rh, Pt/Pd/Rh, нанесенных на подслой ультрадисперсного γ-Аl2О3 и диоксида церия CeO2 с удельной поверхностью примерно 200 м 2 /г. γ-Аl2O3 выполняет роль носителя катализатора, a СеО2 уменьшает коэффициент термического расширения и создает благоприятные условия для регулирования содержания и активности кислорода на поверхности катализатора. Композиция катализатора, в свою очередь, покрывает сотовую керамику из кордиерита 2MgO·2Al2O3·5SiO2. Сотовая керамика имеет гораздо меньшую удельную поверхность 0.0014 м 2 /г, чем наноразмерные материалы.
Известны способы извлечения каталитических компонентов платиновой группы путем их окисления газообразными реагентами — кислородом, хлором, фтором. Они опасны в работе, требуют дорогостоящего оборудования, соблюдения повышенных мер безопасности. Широко представлены способы извлечения платиноидов жидкими реагентами, например царской водкой, азотной кислотой, пероксидом водорода и др. Все они перечислены в наиболее близком к заявляемому изобретению патенте РФ №2209843 (Опубл. 10.08.2003).
Таким образом, известен способ извлечения платиновых металлов из автомобильных катализаторов, включающий термическое разложение пироуглерода, растворение платиноидов смесью соляной и азотной кислот или 30% пероксидом водорода в замкнутом цикле. Платиноиды после выщелачивания осаждают цементацией алюминиевым порошком.
Недостаток известного способа регенерации автомобильного катализатора состоит в том, что регенерируемые материалы не могут быть использованы непосредственно для создания нового катализатора. Извлекаемые платиноиды не являются наноматериалами, как это требуется для создания нового катализатора. Кроме того, из отходов не извлекаются ультрадисперсные СеО2 и γ-Аl2О3.
Задача настоящего изобретения — проведение процесса регенерации таким образом, чтобы извлечь из раствора после выщелачивания платиноиды и другие ценные компоненты (СеO2 и γ-Аl2О3) в форме нанопорошков, обеспечивая тем самым технический результат: подготовку извлекаемых материалов для нового катализатора.
Технический результат достигается способом регенерации автомобильных катализаторов после термического разложения пироуглерода и растворения платиноидов смесью соляной и азотной кислот или 30% пероксидом водорода в замкнутом цикле, и далее, согласно изобретению, по схеме:
— анализ раствора на полноту извлечения платиноидов;
— восстановление избытка азотной кислоты и пероксида водорода;
— выделение платиноидов из кислого раствора способом ионной флотоэкстракции с использованием катионных ПАВ;
— отделение экстракта с прекурсором платиноидов от кислого раствора, содержащего ионы церия и алюминия;
— удаление экстрагента испарением;
— растворение прекурсора платиноидов в воде с образованием мицеллярного раствора;
— восстановление платиноидов до наночастиц гидразингидратом в щелочной среде при перемешивании ультразвуком;
— отделение образующейся дисперсии центрифугированием, промывка осадка последовательно водой, спиртом и повторное центрифугирование для выделения нанопорошка платиноидов;
— подщелачивание кислого раствора, содержащего ионы церия и алюминия, гидроксидом калия до рН=8-9;
— добавление к полученному раствору калиевого мыла высших карбоновых кислот и отделение образовавшегося мыла церия и алюминия;
— растворение мыла в мицеллярном водном растворе додецилсульфата натрия;
— разложение мыла гидроксидом аммония с образованием смеси гидроксида церия и алюминия;
— отделение дисперсии центрифугированием, промывка осадка гидроксидов церия и алюминия водой с повторным центрифугированием;
— высушивание осадка гидроксидов церия и алюминия на воздухе и прокаливание при температуре 400°С с образованием нанопорошка СеО2 и γ-Аl2О3.
При регенерации автомобильного катализатора по вышеуказанной схеме протекают окислительно-восстановительные реакции нанопорошков платиноидов, СеО2 и γ-Аl2О3 с кислотами и пероксидом водорода. Скорость этих реакций на четыре порядка больше, чем скорость реакций растворения кордиерита, т.к. скорость гетерогенных реакций пропорциональна величине удельной поверхности. Поэтому в кислотах растворяется только активный слой катализатора, а кордиерит практически не растворяется. Чтобы минимизировать растворение кордиерита, раствор дополнительно анализируют на содержание платины, заканчивая процесс при достижении ее постоянной концентрации.
Для ионной флотоэкстракции кислый раствор после растворения активного слоя катализатора помещают в колонку, добавляют органический растворитель: толуол, смесь толуола с изоамиловым спиртом в отношении 1:4 (по объему) или керосин. Включают компрессор для подачи воздуха, добавляют стехиометрическое количество катионного ПАВ — цетилпиридиний хлорид (ЦПХ) или цетилтриметиламмоний хлорид, которые образуют прекурсор с комплексными ионами платины по уравнению:
Прекурсор переносится пузырьками воздуха в слой экстрагента и там постепенно концентрируется.
Для предотвращения образования мицелл ПАВ добавляют в виде раствора в этиловом спирте. Образование мицелл ухудшает взаимодействие комплексного иона платины с ЦПХ. Раствор ПАВ в процессе флотоэкстракции добавляют постепенно, не допуская образования мутного раствора.
Прекурсор восстанавливают до наночастиц платиноидов гидразингидратом в щелочной среде при перемешивании ультразвуком по реакции:
Получают наногибриды платиноидов, состав которых соответствует концентрации их в растворе.
Дисперсию наногибридов платиноидов центрифугируют, промывают спиртом, вновь центрифугируют и сливают спирт. Осадок сушат. Получают черный нанопорошок с металлическим блеском.
Кислый раствор, содержащий ионы церия и алюминия, нейтрализуют гидроксидом калия до рН=8-9. Добавляют калиевое мыло высших карбоновых кислот. Ионы церия и алюминия с ионами карбоновых кислот образуют плохорастворимые в водном растворе мыла, которые всплывают на поверхность раствора:
Образовавшиеся мыла церия и алюминия отделяют, растворяют в мицеллярном водном растворе додецилсульфата натрия и разлагают гидроксидом аммония. При этом образуется дисперсия гидроксида церия и алюминия. Полученную дисперсию центрифугируют, полученный в результате осадок гидроксидов церия и алюминия промывают водой, вновь центрифугируют, отделяют, сушат на воздухе, а затем прокаливают при температуре 400°С. Получают светлый нанопорошок СеO2 и γ-Аl2О3.
Применяемые в технологическом процессе экстрагенты, ПАВ, высшие карбоновые кислоты и кордиерит тоже регенерируют.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами.
Пример 1. Отработанный катализатор с автомобиля «Mersedes-Benz» массой 1.3 кг по данным химического анализа содержит 0.12% Pt, 0.009% Rh и 10% пироуглерода. Для удаления пироуглерода отработанный катализатор предварительно обжигают в муфельной печи при 600°С в течение 1 часа. Охлаждают и обрабатывают остаток известным способом смесью соляной и азотной кислот и 30% пероксидом водорода в течение 1-2 часа, пока содержание в растворе Pt не достигает постоянной величины. Раствор охлаждают и фильтруют. Половину раствора 1.25 л оставляют для примера 2. В другую половину объемом 1.25 л постепенно приливают этиловый спирт для восстановления избытка азотной кислоты и пероксида водорода. Полученный раствор переливают во флотоэкстрактор. Добавляют в него 50 мл толуола с изоамиловым спиртом в отношении 1:4 (по объему). Отдельно готовят раствор цетилпиридиний хлорида (ЦПХ) в 5 мл этилового спирта в количестве, необходимом для образования прекурсора Pt по уравнению (1). Приливают 1 мл ЦПХ во флотатор и начинают процесс флотации, доливая постепенно остальные 4 мл раствора ПАВ. После ионной флотоэкстракции экстракт отделяют от раствора, содержащего ионы церия и алюминия, и отгоняют толуол и изоамиловый спирт. Оставшийся прекурсор платиноидов растворяют в воде, добавляют гидразингидрат и гидроксид калия в соответствии с уравнением (2) и восстанавливают платиноиды при перемешивании ультразвуковым генератором с частотой 22 кГц. Полученную дисперсию платиноидов центрифугируют, осадок промывают 5 мл этилового спирта, вновь центрифугируют, сливают спирт и сушат нанопорошок платиноидов на воздухе. Получают черный с металлическим блеском нанопорошок, содержащий 95% Pt и 94% Rh от их содержания в катализаторе. По данным просвечивающего электронного микроскопа размер наночастиц составляет 5-10 нм.
Кислый раствор, содержащий ионы церия и алюминия, нейтрализуют гидроксидом калия до рН=8-9. Приливают 50% спиртовой раствор калиевого мыла олеиновой кислоты в соответствии с уравнением (3) до тех пор, пока при добавлении спиртового раствора калиевого мыла не будет появляться осадок алюминиевого мыла. Полученные мыла всплывают на поверхность раствора. Раствор сливают. Полученное мыло растворяют в 0.5 л 0.01 М мицеллярного раствора додецилсульфата натрия. К полученному прозрачному раствору добавляют постепенно концентрированный раствор аммиака для получения гидроксидов церия и алюминия до тех пор, пока проба не покажет растворение осадка при добавлении гидроксида аммония. Полученную дисперсию центрифугируют. Осадок гидроксида церия и алюминия промывают дистиллированной водой и вновь центрифугируют. Фугат отделяют, сушат на воздухе и прокаливают при температуре 400°С. Получают 16.2 г γ-Аl2О3 с удельной поверхностью 185 м 2 /г.
Пример 2. Способ регенерации автомобильного катализатора выполняют аналогично примеру 1. В оставшемся объеме кислого раствора 1.25 л, растворяют 15 г СеО2. В качестве восстановителя берут изопропиловый спирт, в качестве органического растворителя берут керосин, вместо ЦПХ цетилтриметиламмоний хлорид и перемешивают ультразвуком 44 кГц. Получают черный с металлическим блеском нанопорошок с размером частиц 4-12 нм, в котором содержится 93% Pt и 92% Rh от их содержания в катализаторе, 14 г γ-Аl2О3 и 13 г СеО2 с удельной поверхностью 173 м 2 /г.
Таким образом, предлагаемый способ регенерации автомобильных катализаторов позволяет получать регенерированные наноматериалы, пригодные как для изготовления новых автомобильных катализаторов, так и для использования в других каталитических процессах. Одновременно регенерируется и кордиерит, т.к. в процессе растворения катализатора он полностью очищается от других компонентов. Экстрагенты, спирты, ПАВ, высшие карбоновые кислоты, додецилсульфат натрия также легко регенерируются.
1. Способ регенерации автомобильных катализаторов, включающий термическое разложение пироуглерода, растворение платиноидов смесью соляной и азотной кислот или 30% пероксидом водорода в замкнутом цикле, отличающийся тем, что процесс растворения анализируют на полноту извлечения платиноидов, а избыток азотной кислоты и пероксида водорода удаляют восстановителями, для выделения платиноидов кислый раствор подвергают ионной флотоэкстракции катионными ПАВ, затем экстракт с прекурсорами платиноидов отделяют от кислого раствора, содержащего ионы церия и алюминия, экстрагент испаряют, прекурсоры платиноидов растворяют в воде с образованием мицеллярного раствора, добавляют гидразингидрат и восстанавливают платиноиды в щелочной среде до наночастиц металлов при перемешивании ультразвуком, дисперсию центрифугируют, водный раствор сливают, фугат промывают спиртом и вновь центрифугируют и получают нанопорошок платиноидов; кислый раствор, содержащий ионы церия и алюминия, нейтрализуют гидроксидом калия до рН 8-9, добавляют калиевое мыло высших карбоновых кислот, отделяют образующиеся мыла церия и алюминия, растворяют их в мицеллярном водном растворе додецилсульфата натрия, а затем разлагают гидроксидом аммония с образованием смеси гидроксида церия и алюминия, полученную дисперсию центрифугируют, образующийся осадок гидроксидов церия и алюминия промывают водой и вновь центрифугируют, осадок отделяют, сушат на воздухе, а затем прокаливают при температуре 400°С, получают нанопорошок СеO2 и γ-Аl2O3.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителей используют алифатические спирты: метиловый, этиловый или изопропиловый.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве экстрагентов используют толуол, керосин, смесь толуола с изоамиловым спиртом.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катионных ПАВ используют цетилпиридиний хлорид, цетилтриметиламмоний хлорид.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для перемешивания используют ультразвук с частотами 22 и 44 кГц.