用于提高旋流式反应器污泥热水解效率铜基催化剂

　　申请日2017.12.23

　　公开(公告)日2018.05.08

　　IPC分类号B01J23/72; C02F11/10

　　摘要

　　本发明公开了用于提高旋流式反应器污泥热水解效率的铜基催化剂。泡沫铜清洗后经乙酰基乙酰对甲氧基苯胺和4‑苯氧基苯磺酰氯制备的混合液改性后制备成物质B;物质B经1‑环丙甲酰基哌嗪和2‑溴甲基吡嗪制备的混合液改性后制备成物质C;物质C经3‑氟‑4‑硝基苯胺和8‑氨基异喹啉制备的混合液改性后制备成物质D;物质D经2‑羟基‑5‑甲基嘧啶、6,8‑二氯‑3‑氰基色酮、5‑氯吡嗪‑2‑羧酸甲酯和丙烯酸甲酯制备的混合液改性后制备成物质E;物质E经CoCl2、NiCl2、CeCl2、二钼酸铵和硝酸锆制备的混合液改性后得到的物质即为用于提高旋流式反应器污泥热水解效率的铜基催化剂。

　　权利要求书

　　1.一种用于提高旋流式反应器污泥热水解效率的铜基催化剂，其特征在于，制备该铜基催化剂方法的具体步骤如下：

　　(1)将84.2克粒径为3-5mm的泡沫铜颗粒在500mL质量百分比浓度为40%的乙醇溶液中浸泡0.5小时，过滤除去液体得到物质A1，物质A1经500mL去离子水洗涤后在105℃的干燥箱中放置1.5小时，得到物质A;

　　(2)将4.9克乙酰基乙酰对甲氧基苯胺和4.1克4-苯氧基苯磺酰氯加入到300mL无水乙醇中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液H;

　　(3)将物质A加入到混合液H中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质B1，将物质B1在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质B;

　　(4)将4.7克1-环丙甲酰基哌嗪和3.2克2-溴甲基吡嗪加入到300mL无水乙醇中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液J;

　　(5)将物质B加入到混合液J中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质C1，将物质C1在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质C;

　　(6)将2.8克3-氟-4-硝基苯胺和2.4克8-氨基异喹啉加入到300mL无水乙醇中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液K;

　　(7)将物质C加入到混合液K中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D1，将物质D1在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质D;

　　(8)将7.8克2-羟基-5-甲基嘧啶和11.5克6,8-二氯-3-氰基色酮加入到1500mL无水乙醇中，在温度为35℃的摇床中摇动35分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液L1、混合液L2、混合液L3、混合液L4、混合液L5;

　　(9)将7.4克5-氯吡嗪-2-羧酸甲酯和6.8克丙烯酸甲酯加入到混合液L1中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液M1;

　　(10)将物质D加入到混合液M1中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D1，将物质D1在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质D2;

　　(11)将7.0克5-氯吡嗪-2-羧酸甲酯和6.4克丙烯酸甲酯加入到混合液L2中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液M2;

　　(12)将物质D2加入到混合液M2中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D3，将物质D3在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质D4;

　　(13)将6.6克5-氯吡嗪-2-羧酸甲酯和6.0克丙烯酸甲酯加入到混合液L3中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液M3;

　　(14)将物质D4加入到混合液M3中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D5，将物质D5在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质D6;

　　(15)将6.2克5-氯吡嗪-2-羧酸甲酯和5.6克丙烯酸甲酯加入到混合液L4中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液M4;

　　(16)将物质D6加入到混合液M4中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D7，将物质D7在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质D8;

　　(17)将5.8克5-氯吡嗪-2-羧酸甲酯和5.2克丙烯酸甲酯加入到混合液L5中，在温度为30℃的摇床中摇动35分钟，得到混合液M5;

　　(18)将物质D8加入到混合液M5中，在温度为45℃的摇床中摇动45分钟，过滤除去液体得到物质D9，将物质D9在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质E;

　　(19)将2.44克CoCl2、1.27克NiCl2和3.18克CeCl2加入到1500mL去离子水中，在1000r/min条件下搅拌5分钟，摇匀后分成等量5份，得到混合液N1、混合液N2、混合液N3、混合液N4、混合液N5;

　　(20)将1.92克二钼酸铵和3.29克硝酸锆加入到混合液N1中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液O1;

　　(21)将物质E加入到混合液O1中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质E1，物质E1在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质E2;

　　(22)将1.87克二钼酸铵和3.24克硝酸锆加入到混合液N2中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液O2;

　　(23)将物质E2加入到混合液O2中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质E3，物质E3在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质E4;

　　(24)将1.82克二钼酸铵和3.19克硝酸锆加入到混合液N3中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液O3;

　　(25)将物质E4加入到混合液O3中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质E5，物质E5在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质E6;

　　(26)将1.77克二钼酸铵和3.14克硝酸锆加入到混合液N4中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液O4;

　　(27)将物质E6加入到混合液O4中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质E7，物质E7在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到物质E8;

　　(28)将1.72克二钼酸铵和3.09克硝酸锆加入到混合液N5中，在1000r/min条件下搅拌3分钟，得到混合液O5;

　　(29)将物质E8加入到混合液O5中，在温度为35℃的摇床中摇动25分钟，过滤除去液体得到物质E9，物质E9在65℃的干燥箱中放置140分钟，得到的物质即为用于提高旋流式反应器污泥热水解效率的铜基催化剂。

　　说明书

　　用于提高旋流式反应器污泥热水解效率的铜基催化剂

　　技术领域

　　本发明属于污泥处理技术领域，特别涉及一种用于提高旋流式反应器污泥热水解效率的铜基催化剂。

　　背景技术

　　污泥热水解技术是在特定的工作条件下，将待水解污泥与190℃饱和蒸汽在密闭压力容器中充分混合反应，当污泥加热后，温度升高，粒子的热运动加剧，促进了粒子间的凝聚作用;同时污泥中的细胞由于受热，体积膨胀并破裂，释放出细胞内部的蛋白质、矿物质以及细胞膜碎片，使之成为易降解的氨基酸、挥发性脂肪酸及碳水化合物等小分子物质。其目标是通过污泥中有机固体的水解，强化污泥的可生物降解性能。污泥中一部分悬浮固体水解成为更容易生物降解的溶解性物质，使后续处理工艺表现出更高的挥发性物质去除率。近年来由于生物营养去除工艺的广泛应用，导致污水厂剩余污泥的有机质含量普遍偏低，这种现象在我国尤其明显。有机质含量低的污泥在进行传统厌氧消化过程中，生物可降解性差、沼气产率低等问题较一般污泥更为突出。同时，为了降低能量输入、设备投入和运行成本，低温热水解技术用于厌氧消化预处理的研究逐步得到国内外学者的重视。现有低温热水解工艺往往要求较长的反应时间以保证处理效果，这在实际应用中会产生时间成本和反应器造价增加等不利因素。向体系中加入催化剂可以解决这一问题，但是，目前还缺少提高污泥热水解效率的催化剂，因此，开发用于提高旋流式反应器污泥热水解效率的铜基催化剂对污泥的处理与资源化具有重要意义。

　　发明内容

　　本发明的目的是提供一种用于提高旋流式反应器污泥热水解效率的铜基催化剂，其制备方法的具体步骤如下：