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用于催化湿式 氧化反应的双元催化剂

阅读：37发布：2023-12-26

专利汇可以提供用于催化湿式氧化反应的双元催化剂专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于催化湿式氧化反应的双元催化剂属于水处理领域，本发明公开了一种用于催化湿式氧化反应的双元催化剂，其包括易溶于水的均相组分和难溶于水的非均相组分，其中均相组分和非均相组分摩尔比为1:1～10。此外，本发明还公开了双元催化剂的制备方法。本发明的双元催化剂结合了非均相催化剂和均相催化剂的优点，回收简便，催化剂利用率高，成本较低，有效地降低了湿式氧化反应所需要的温度和压力，安全性能更高且制备该催化剂的流程简单，易于生产控制，有利于湿式氧化技术的推广。，下面是用于催化湿式氧化反应的双元催化剂专利的具体信息内容。

权利要求

1.用于催化湿式氧化反应的双元催化剂，其特征在于，所述催化剂包括易溶于水的均相组分和难溶于水的非均相组分，其中所述均相组分和所述非均相组分摩尔比为1:1～10。
2.根据权利要求1所述的用于催化湿式氧化反应的双元催化剂，其特征在于，所述的均相组分为易溶于水的铁盐、易溶于水的铜盐、易溶于水的锰盐、易溶于水的钴盐、易溶于水的锌盐或易溶于水的镍盐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于催化湿式氧化反应的双元催化剂，其特征在于，所述的非均相组分为含三价铁的矿石或含三价铁的难溶于水的盐。
4.根据权利要求1所述的用于催化湿式氧化反应的双元催化剂，其特征在于，所述的非均相组分为含锰的砂石或含锰的难溶于水的盐。
5.根据权利要求1所述的用于催化湿式氧化反应的双元催化剂，其特征在于，所述催化剂包括易溶于水的均相组分和难溶于水的非均相组分，其中所述均相组分和所述非均相组分摩尔比为1:4.3。
6.根据权利要求1所述的用于催化湿式氧化反应的双元催化剂的制备工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：
（1）取含有易溶于水的均相组分的盐加入去离子水配置成含有该均相组分0.4～
1.0mol/L的水溶液；
（2）将得到的水溶液以20～25ml/min的速率逐滴加入5.2～8.2L的10～25wt.%氨水中生成胶体；
（3）将胶体与难溶于水的非均相组分混合煅烧得到双元催化剂。
7.根据权利要求6所述的用于催化湿式氧化反应的双元催化剂的制备工艺，其特征在于，步骤（3）中所述的煅烧温度为1000～1100℃，煅烧时间为5～6h。

说明书全文

用于催化湿式氧化反应的双元催化剂

技术领域

[0001] 本发明属于水处理技术领域，涉及用于污水处理过程中的催化剂，具体涉及用于催化湿式氧化反应的双元催化剂。

背景技术

[0002] 目前处理工业废水的方法较多，最常用的是生物法、焚烧法、吸附法和湿式氧化法。生物法成本低、效率高、稳定性好，但当废水中有机物浓度高、含盐高时抑制了细菌的降解效率，导致生物法无法满足处理废水的需求。焚烧法是将有机废水通入400-600℃的汽化室，在高温下蒸发水汽，氧化降解有机物，残留无机盐，但是当有机物浓度不够时，需要将废水浓缩才能通入汽化室。吸附法可以利用吸附材料吸附有机物，剩余有机盐和水，残留废水再采用蒸发冷凝结晶等方法析出无机盐，但其对高浓度有机物的废水吸附材料需求很大，成本高，在解析时，有机物成分复杂而无法二次利用价值，会造成二次污染，未能根本上消除废水中COD值。膜分离法，利用膜的孔径大小可以对废水中各种成分进行完全的分离，已经成熟的运用到工业废水处理及海水淡化等项目。陶瓷膜耐强度性能很好，但是无机膜制作成本较高，对于成分复杂的工业废水，容易造成膜污染，进而造成膜孔堵塞，陶瓷膜清洗工艺比较比较麻烦。

[0003] 湿式氧化法在高温高压的条件下，以空气或氧气作为氧化剂来降解有机物，终端产物为二氧化碳、水和无机盐，操作简单，无二次污染，但由于其高温高压而导致可操作性危险性大，而且无机盐在高温高压下对不锈钢材质也会有很强的腐蚀性，所以对设备要求高，在首次投入时设备成本较高，对于部分杂环类有机物也存在效率低等问题。催化湿式氧化是在湿式氧化的基础上添加催化剂，可以降低反应条件的苛刻性，降低反应所需的温度和压力，从而减轻设备的压力，使设备的寿命增加；此外催化湿式氧化具有高效率、工艺简单、设备占地面积小等特点。

[0004] 目前使用的催化剂分为均相催化剂和非均相催化剂，此两类催化剂各有缺陷，均相催化剂容易造成二次污染，需要后续处理提高了废水的处理成本；现有的过渡态金属氧化物作为非均相催化剂存在一定的限制条件，其在酸性条件下会有溶出现象，严重时会导致催化剂的失活。我司进行一系列试验验证，研究出用于催化湿式氧化反应的双元催化剂，其有效地结合了均相催化剂和非均相催化剂的优点。

[0005]

发明内容

[0006] 本发明的目的在于解决通用的均相催化剂和非均相催化剂的缺点，提供一种用于催化湿式氧化反应的双元催化剂，其有机结合均相催化剂和非均相催化剂的优点，将催化剂的优势发挥到极致。

[0007] 本发明的另一目的在于提供一种用于催化湿式氧化反应的催化剂的制备工艺，其制备过程简单，易生产控制，有利于催化湿式氧化技术的推广。

[0008] 用于催化湿式氧化反应的双元催化剂包括易溶于水的均相组分和难溶于水的非均相组分，其中均相组分和非均相组分摩尔比为1:1～10。

[0009] 进一步地，所述的均相组分为易溶于水的铁盐、易溶于水的铜盐、易溶于水的锰盐、易溶于水的钴盐、易溶于水的锌盐或易溶于水的镍盐中的一种或多种。

[0010] 进一步地，所述的非均相组分为含三价铁的矿石或含三价铁的难溶于水的盐。

[0011] 进一步地，所述的非均相组分为含锰的砂石或含锰的难溶于水的盐。

[0012] 进一步地，所述催化剂包括易溶于水的均相组分和难溶于水的非均相组分，其中所述均相组分和所述非均相组分摩尔比为1:4.3。

[0013] 用于催化湿式氧化反应的双元催化剂的制备工艺如下步骤：（1）取含有易溶于水的均相组分的盐加入去离子水配置成含有该均相组分0.4～
1.0mol/L的水溶液；
（2）将得到的水溶液以20～25ml/min的速率逐滴加入5.2～8.2L的10～25wt.%氨水中生成胶体；
（3）将胶体与难溶于水的非均相组分混合煅烧得到双元催化剂。

[0014] 进一步地，就步骤（3）中其煅烧条件进行限制：温度为1000～1100℃，时间为5～6h。

[0015] 本发明具有以下有益效果：（1）本发明的双元催化剂具有非均相催化剂的特点回收简便；
（2）本发明的双元催化剂有效提高了反应速度，降低湿式反应所需要的温度和压力，反操作的安全性能更高，且延长反应设备的使用寿命；
（3）本发明的双元催化剂利用率高，成本相对较低；
（4）本发明的双元催化剂制备流程简单，易于生产控制，有利于催化湿式氧化技术的推广。

具体实施方式

[0016] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

[0017] 实施例1用于催化湿式氧化反应的双元催化剂由均相组分硫酸铁、非均相组分锰砂组成，硫酸铁与锰砂摩尔比为1:10。

[0018] 依据上述比例取硫酸铁1份、锰砂10份，按照以下步骤制备双元催化剂：3+
（1）向硫酸铁中加入去离子水配置成含Fe 0.4mol/L的水溶液；
（2）将得到的含Fe3+水溶液以20ml/min的速率逐滴加入5.2L的25wt.%氨水中生成胶体；
（3）将胶体与锰砂混合在温度1000℃的条件下煅烧6h得到双元催化剂。

[0019] 实施例2用于催化湿式氧化反应的双元催化剂由均相组分和非均相组分组成，均相组分由硫酸铁、硫酸铜按摩尔比1:1构成，非均相组分为铁矿石，均相组分与铁矿石中含铁量的摩尔比为1:4.3。

[0020] 依据上述比例取硫酸、硫酸铜和铁矿石，按照以下步骤制备双元催化剂：（1）将硫酸铁和硫酸铜加入去离子水配置成含Fe3+0.5mol/L、含Cu2+0.5mol/L的混合水溶液；
（2）向得到的混合水溶液以25ml/min的速率逐滴加入8.2L的10wt.%氨水中生成胶体；
（3）将胶体与铁矿石混合在温度1100℃的条件下煅烧5h得到双元催化剂。

[0021] 实施例3用于催化湿式氧化反应的双元催化剂由均相组分和非均相组分组成，均相组分由硫酸铁、硫酸铜和硫酸锌按摩尔比1:1:1构成，非均相组分为铁矿石，均相组分与铁矿石中含铁量的摩尔比为1:1。

[0022] 依据上述比例取硫酸、硫酸铜和铁矿石，按照以下步骤制备双元催化剂：3+ 2+
（1）将硫酸铁、硫酸铜和硫酸锌加入去离子水配置成含Fe 0.3mol/L、含Cu 0.3mol/L、含Zn2+0.3 mol/L的混合水溶液；
（2）向得到的混合水溶液以22ml/min的速率逐滴加入7.5L的20wt.%氨水中生成胶体；
（3）将胶体与铁矿石混合在温度1100℃的条件下煅烧6h得到双元催化剂。

[0023] 以上所述仅仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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