公布日：2024.04.16
申請(qǐng)日：2024.03.14
分類號(hào)：B01J31/28(2006.01)I;B01J35/51(2024.01)I;B01J35/61(2024.01)I;B01J35/40(2024.01)I;C02F1/70(2023.01)I;C02F1/28(2023.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中先對(duì)白云石進(jìn)行一次焙燒提高其催化性能，以氧化鋁為載體，再結(jié)合凍干法以及二次焙燒過程制得了孔徑分布均勻，高比表面積，高分散度的催化劑；通過加入無污染的海藻酸鈉提高了催化劑的吸附性能，另外海藻酸鈉的加入還可防止催化劑中金屬離子遷移到水中產(chǎn)生二次污染。
權(quán)利要求書
1.一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述催化劑的制備方法包括下述步驟,S1：將白云石使用氣流粉碎機(jī)粉碎至粉末狀，粉碎得到的粉末和非離子表面活性劑聚乙二醇以質(zhì)量比3：1混合，攪拌均勻后，超聲1h，將得到的混合物在110℃下干燥24h；S2：將干燥得到的前驅(qū)體在900~1300℃下進(jìn)行焙燒，焙燒時(shí)長(zhǎng)為4~6h，焙燒后得到黑色固體產(chǎn)物；S3：將S2得到的黑色固體產(chǎn)物研磨，取5g分散在1L去離子水中，再加入氧化鋁、硝酸鎳和海藻酸鈉的混合物，以300r/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，超聲1h，得到均勻的混合物，其中，黑色固體產(chǎn)物和混合物的質(zhì)量比為1：1，混合物中氧化鋁、硝酸鎳、海藻酸鈉的質(zhì)量比為4：2：1；S4：將S3制得的混合物放入液氮中冷凍10min，再轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)進(jìn)行凍干處理，對(duì)凍干得到的固體在400℃下進(jìn)行二次焙燒，焙燒時(shí)長(zhǎng)為4h，對(duì)焙燒得到的固體粉碎研磨過篩；S5：將S4制得的產(chǎn)物放入壓力機(jī)壓制，造粒成型，得到污水處理裂解還原催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述S1中粉碎得到的白云石粉末的粒徑為3~5μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述S1中聚乙二醇的分子量為200-600。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述S2中焙燒過程的升溫速率為10℃/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述S3中氧化鋁、硝酸鎳和海藻酸鈉的混合物的顆粒粒徑為3~5μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述S4中焙燒過程的升溫速率為5℃/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述S4中過篩所用篩網(wǎng)為1000目。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，其特征在于，所述S5中壓制得到的污水處理裂解還原催化劑為粒徑10毫米的球形。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，具有孔徑分布均勻，高比表面積，高分散度的特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種污水處理裂解還原催化劑的制備方法，所述催化劑的制備方法包括下述步驟,
S1：將白云石使用氣流粉碎機(jī)粉碎至粉末狀，粉碎得到的粉末和非離子表面活性劑聚乙二醇以質(zhì)量比3：1混合，攪拌均勻后，超聲1h，將得到的混合物在110℃下干燥24h；
S2：將干燥得到的前驅(qū)體在900~1300℃下進(jìn)行焙燒，焙燒時(shí)長(zhǎng)為4~6h，焙燒后得到黑色固體產(chǎn)物；
S3：將S2得到的黑色固體產(chǎn)物研磨，取5g分散在1L去離子水中，再加入氧化鋁、硝酸鎳和海藻酸鈉的混合物，以300r/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，超聲1h，得到均勻的混合物，其中，黑色固體產(chǎn)物和混合物的質(zhì)量比為1：1，混合物中氧化鋁、硝酸鎳、海藻酸鈉的質(zhì)量比為4：2：1；
S4：將S3制得的混合物放入液氮中冷凍10min，再轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)進(jìn)行凍干處理，對(duì)凍干得到的固體在400℃下進(jìn)行二次焙燒，焙燒時(shí)長(zhǎng)為4h，對(duì)焙燒得到的固體粉碎研磨過篩；
S5：將S4制得的產(chǎn)物放入壓力機(jī)壓制，造粒成型，得到污水處理裂解還原催化劑。
焙燒的白云石比未焙燒白云石的催化活性要提高很多，且焙燒的白云石可以吸收氣化氣中的H2S、HCl和破壞部分重焦油。這是由于白云石催化劑焙燒后形成CaO-MgO的絡(luò)合物，它是一種混合氧化物催化劑，氧化物的混合使原子陣列產(chǎn)生一定程度的扭曲，從而生成了更多的催化活性中心；焦油中含有許多具有負(fù)電性π電子體系的稠環(huán)化合物，它們?cè)诨罨簧媳晃胶螃行坞娮釉票黄茐亩シ�(wěn)定性，使C-C鍵、C-H鍵的斷裂容易發(fā)生，從而降低了裂解活化能，因此本發(fā)明在制備中先對(duì)白云石進(jìn)行一次焙燒。
氧化鋁能和催化劑活性組分反應(yīng)，使催化劑活性組分散到載體中，為活性組分提供有效的比表面積和合適的孔結(jié)構(gòu)，以提高催化劑的熱穩(wěn)定性及抗毒性能，本發(fā)明中以氧化鋁為載體，提高了催化劑的催化性能。
本發(fā)明還利用海藻酸鈉與鈣離子、鐵離子等形成凝膠沉淀，及其較強(qiáng)的吸附性的特點(diǎn)可用作水的凈化劑。凈水時(shí)，當(dāng)凝聚條件不利，濁度大時(shí)，加入吸附力強(qiáng)的海藻酸鈉能促進(jìn)凝聚作用，提高污水凈化率，本發(fā)明中對(duì)白云石進(jìn)行焙燒，焙燒后得到CaO-MgO的絡(luò)合物，焙燒得到的金屬離子易對(duì)水產(chǎn)生二次金屬污染，因此本發(fā)明通過添加海藻酸鈉防止催化劑中的金屬離子遷移到水中產(chǎn)生二次污染。
本發(fā)明在制備過程中使用了凍干法，通過液氮的急冷將金屬離子原位的、均勻的固定在載體上，使得后續(xù)制備的催化劑有更均勻的活性位點(diǎn)分布，再結(jié)合二次焙燒使得制得的催化劑有更均勻的孔徑分布，更大的比表面積，更好的催化性能。
進(jìn)一步的，所述S1中粉碎得到的白云石粉末的粒徑為3~5μm。
進(jìn)一步的，所述S1中聚乙二醇的分子量為200-600。
本發(fā)明中使用低分子量聚乙二醇，該分子量范圍的聚乙二醇有更好的滲透性和黏度，可以充分的和白云石混合，其良好的滲透性和黏度也有利于凍干過程中的金屬固定。
進(jìn)一步的，所述S2中焙燒過程的升溫速率為10℃/min。
進(jìn)一步的，所述S3中氧化鋁、硝酸鎳和海藻酸鈉混合物的顆粒粒徑為3~5μm。
進(jìn)一步的，所述S4中焙燒過程的升溫速率為5℃/min。
本發(fā)明對(duì)制得的催化劑進(jìn)行二次焙燒，第一次選用的溫度為900~1300℃，當(dāng)焙燒溫度過低時(shí)，白云石中的MgCO3、CaCO3無法完全分解產(chǎn)生絡(luò)合物，而焙燒溫度過高時(shí)，MgO的晶粒則會(huì)長(zhǎng)大并失去活性；而在二次被燒過程中選擇焙燒溫度為400℃，在該溫度下焙燒得到的氧化鎳有最佳活性。
進(jìn)一步的，所述S4中過篩所用篩網(wǎng)為1000目。
進(jìn)一步的，所述S5中壓制得到的污水處理裂解還原催化劑為粒徑10毫米的球形。
本發(fā)明先對(duì)白云石在900~1300℃溫度下進(jìn)行焙燒，該溫度可使得白云石分解得到CaO-MgO的絡(luò)合物且不會(huì)晶粒過大失去活性，再通過加入海藻酸鈉防止Ca、Mg金屬元素的遷移，減少催化劑產(chǎn)生的二次污染，再通過凍干法急冷步驟將金屬離子原位的、均勻的固定在載體上，使得催化劑有更均勻的活性位點(diǎn)分布，二次焙燒時(shí)在400℃下進(jìn)行，則可有效避免高溫下金屬載體的燒結(jié)及凍干產(chǎn)生的孔洞的坍塌，使制得的催化劑有最佳性能。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明中先對(duì)白云石進(jìn)行一次焙燒提高其催化性能，以氧化鋁為載體，再結(jié)合凍干法以及二次焙燒過程制得了孔徑分布均勻，高比表面積，高分散度的催化劑；通過加入無污染的海藻酸鈉提高了催化劑的吸附性能，另外海藻酸鈉的加入還可防止催化劑中金屬離子遷移到水中產(chǎn)生二次污染。
（發(fā)明人：常莎）
