一种贵金属纳米颗粒负载的水精馏催化填料 |
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| 申请号 | CN202022968790.6 | 申请日 | 2020-12-10 | 公开(公告)号 | CN216295243U | 公开(公告)日 | 2022-04-15 |
| 申请人 | 中国工程物理研究院材料研究所; 上海朱光亚战略科技研究院; | 发明人 | 陈长安; 石岩; 李佩龙; 张鑫; 喻彬; 罗军洪; 曾甯; 姚军; 封加波; 田广; 李时; 张佳博; | ||||
| 摘要 | 本实用新型公开了一种贵金属纳米颗粒负载的 水 精馏催化填料，包括金属填料基底，配置于金属填料基底表面的用于改善表面亲水性的亲水性层，以及负载于亲水性层上的用于对氢同位素转变起催化作用的贵金属纳米颗粒层。本实用新型巧妙利用金属填料基底表面的亲水性层增加了填料表面的亲水性，提高了氢同位素精馏过程中蒸气与液体的 接触 ，同时利用表面负载的贵金属纳米颗粒层对精馏过程的反应产生催化作用，有效提高了水精馏过程氢同位素的分离效率。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种贵金属纳米颗粒负载的水精馏催化填料，其特征在于，包括金属填料基底，配置于金属填料基底表面的用于改善表面亲水性的亲水性层，以及负载于亲水性层上的用于对氢同位素转变起催化作用的贵金属纳米颗粒层，所述贵金属纳米颗粒层由铂、铑、铱、钯中至少一种制成，所述贵金属纳米颗粒层中纳米颗粒的粒径为5‑50nm。 |
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| 说明书全文 | 一种贵金属纳米颗粒负载的水精馏催化填料技术领域[0001] 本实用新型涉及一种贵金属纳米颗粒负载的催化填料。 背景技术[0002] 氕(1H)和氘(2H或D)是氢同位素的两种核素，氕氘氧化物的分离工艺在民用、重水升级等领域具有极其重要的地位。目前，氕氘氧化物的分离方法主要包括化学交换法、精馏法、电解法、色谱分离法、热扩散法、膜扩散吸附法、离心法、激光法等。其中精馏法利用不同组分蒸气压的差别实现氢同位素氧化物的分离，具有可以实现大规模处理、操作简单、过程无污染、固定投资少、运维成本低等特点而受到了广泛的关注。 [0003] 在精馏过程中，填料提供了精馏柱中气液相接触表面，决定着精馏过程效率，进而直接影响分离过程的成本。而目前该体系的传统精馏填料均为惰性表面填料，表面仅提供气液相转变场所，并无催化作用，分离效率并不突出。实用新型内容 [0004] 针对上述现有技术中的上述问题，本实用新型提供一种能够提升精馏过程分离效率的贵金属纳米颗粒负载的水精馏催化填料。 [0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下： [0006] 一种贵金属纳米颗粒负载的水精馏催化填料，包括金属填料基底，配置于金属填料基底表面的用于改善表面亲水性的亲水性层，以及负载于亲水性层上的用于对氢同位素转变起催化作用的贵金属纳米颗粒层。 [0007] 具体地，所述金属填料基底为散装填料或规整填料，所述散装填料包括西塔环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料，所述规整填料包括丝网波纹填料、板波纹填料。 [0009] 具体地，所述贵金属纳米颗粒层由铂系元素中至少一种制成。 [0010] 作为优选，所述贵金属纳米颗粒层由铂、铑、铱、钯中至少一种制成。 [0011] 具体地，所述贵金属纳米颗粒层中纳米颗粒的粒径为5‑50nm。 [0012] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果： [0013] 本实用新型巧妙利用金属填料基底表面的亲水性层增加了填料表面的亲水性，提高了氢同位素精馏过程中蒸气与液体的接触，同时利用表面负载的贵金属纳米颗粒层对精馏过程的氢同位素氧化物产生催化作用，有效提高了水精馏过程中氢同位素的分离效率，尤其是在水精馏过程中具有优异的氕氘氧化物分离效果。附图说明 [0014] 图1为本实用新型‑实施例的结构示意图。 具体实施方式[0015] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。 [0016] 实施例 [0017] 如图1所示，该贵金属纳米颗粒负载的水精馏催化填料，包括金属填料基底 1，配置于金属填料基底表面的用于改善表面亲水性的亲水性层2，以及负载于亲水性层上的用于对氢同位素转变起催化作用的贵金属纳米颗粒层3。 [0019] 具体地，所述涂层由金属填料基底在氧化剂溶液中进行表面氧化处理后形成。 [0020] 具体地，所述贵金属纳米颗粒层由铂系元素(如铂、铑、铱、钯)中至少一种制成，本实施例优选为铂，其中贵金属纳米颗粒的粒径为5‑50nm。并且该贵金属纳米颗粒层通过浸渍‑氢气还原的方法在具有涂层的金属填料基底表面负载形成。 [0021] 将该贵金属纳米颗粒负载的催化填料(以Pt为例)与对比样未负载贵金属纳米颗粒的普通填料分别应用于水精馏过程。 [0022] 在水精馏贫化实验中，针对5.3％浓度的重水，普通填料运行134h，塔顶采出液从53000ppm降至1300ppm，塔顶贫化因子/去氘因子达到40.8。表面负载 Pt纳米颗粒的催化填料，在运行60h时，塔顶贫化水浓度已经降至390ppm，对应贫化因子135.9。 [0023] 在水精馏富集实验中，普通填料在运行190h，塔底釜液浓度增至15.0％，富集2.83倍。表面负载Pt纳米颗粒的催化填料在运行270h后，塔底釜液浓度达到30.0％，富集5.66倍。 [0024] 由此可见，无论是在贫化实验还是在富集实验中，贵金属纳米颗粒负载的催化填料性能都优于普通填料性能，说明该贵金属纳米颗粒负载的催化填料具有良好的水精馏分离H2O、HDO和D2O的性能。 [0025] 上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。 |
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