Кинетическое моделирование процесса пероксидного окисления метана в присутствии Fe- и Cu-содержащих цеолитов со структурой ZSM-5
Full article
| Journal |
Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия (Journal of Siberian Federal University. Chemistry)
ISSN: 1998-2836
, E-ISSN: 2313-6049
|
| Output data |
Year: 2025,
Volume: 18,
Number: 2,
Pages: 193-204
Pages count
: 12
|
| Tags |
пероксидное окисление, метан, муравьиная кислота, метанол, цеолиты ZSM‑5, кинетическое моделирование |
| Authors |
Болтенков В.В.
1
,
Таран О.П.
1,2
,
Громов Н.В.
1
,
Пармон В.Н.
1
|
| Affiliations |
| 1 |
ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН», Российская Федерация, Новосибирск
|
| 2 |
Сибирский федеральный университет, Российская Федерация, Красноярск
|
|
Funding (1)
|
1
|
Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation
|
FWUR-2024-0036
|
В настоящей работе представлены результаты исследования процесса пероксидного окисления метана в мягких условиях с использованием цеолитных катализаторов ZSM‑5, модифицированных ионами железа и меди, методом кинетического моделирования процесса. Основное внимание уделено изучению влияния структуры активных центров и механизма взаимодействия реагентов с поверхностью катализатора на эффективность и селективность процесса. Показано, что введение меди увеличивает общее количество активных центров и способствует повышению степени превращения метана, однако медь как центр активации по эффективности уступает железу, что обусловлено различиями в сорбционных свойствах и реакционной способности. Для описания поведения системы предложена уточнённая кинетическая схема, включающая девять стадий с участием основных и промежуточных продуктов реакции. Построена система дифференциальных уравнений, параметры которой получены на основе экспериментальных данных, а также теоретических и литературных оценок. Проведён анализ ключевых параметров, влияющих на кинетику процесса, включая скорость растворения метана, сорбционные характеристики катализатора и конкуренцию между молекулами реагентов за активные центры. Расчёты, выполненные с помощью программного обеспечения Mathcad, показали хорошее соответствие между моделью и экспериментальной кинетикой, что подтверждает корректность выбранного подхода. Разработанная модель может быть использована для прогнозирования поведения аналогичных систем и оптимизации параметров окисления на основе переходных металлов в цеолитной матрице.