Сибирский федеральный университет

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 свой ствах 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