公布日：2024.04.16
申请日：2024.03.14
分类号：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
本发明涉及一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，属于催化剂技术领域。本发明中先对白云石进行一次焙烧提高其催化性能，以氧化铝为载体，再结合冻干法以及二次焙烧过程制得了孔径分布均匀，高比表面积，高分散度的催化剂；通过加入无污染的海藻酸钠提高了催化剂的吸附性能，另外海藻酸钠的加入还可防止催化剂中金属离子迁移到水中产生二次污染。
权利要求书
1.一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂的制备方法包括下述步骤,S1：将白云石使用气流粉碎机粉碎至粉末状，粉碎得到的粉末和非离子表面活性剂聚乙二醇以质量比3：1混合，搅拌均匀后，超声1h，将得到的混合物在110℃下干燥24h；S2：将干燥得到的前驱体在900~1300℃下进行焙烧，焙烧时长为4~6h，焙烧后得到黑色固体产物；S3：将S2得到的黑色固体产物研磨，取5g分散在1L去离子水中，再加入氧化铝、硝酸镍和海藻酸钠的混合物，以300r/min转速进行搅拌，超声1h，得到均匀的混合物，其中，黑色固体产物和混合物的质量比为1：1，混合物中氧化铝、硝酸镍、海藻酸钠的质量比为4：2：1；S4：将S3制得的混合物放入液氮中冷冻10min，再转移至冷冻干燥机进行冻干处理，对冻干得到的固体在400℃下进行二次焙烧，焙烧时长为4h，对焙烧得到的固体粉碎研磨过筛；S5：将S4制得的产物放入压力机压制，造粒成型，得到污水处理裂解还原催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述S1中粉碎得到的白云石粉末的粒径为3~5μm。
3.根据权利要求1所述的一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述S1中聚乙二醇的分子量为200-600。
4.根据权利要求1所述的一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述S2中焙烧过程的升温速率为10℃/min。
5.根据权利要求1所述的一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述S3中氧化铝、硝酸镍和海藻酸钠的混合物的颗粒粒径为3~5μm。
6.根据权利要求1所述的一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述S4中焙烧过程的升温速率为5℃/min。
7.根据权利要求1所述的一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述S4中过筛所用筛网为1000目。
8.根据权利要求1所述的一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，其特征在于，所述S5中压制得到的污水处理裂解还原催化剂为粒径10毫米的球形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，具有孔径分布均匀，高比表面积，高分散度的特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种污水处理裂解还原催化剂的制备方法，所述催化剂的制备方法包括下述步骤,
S1：将白云石使用气流粉碎机粉碎至粉末状，粉碎得到的粉末和非离子表面活性剂聚乙二醇以质量比3：1混合，搅拌均匀后，超声1h，将得到的混合物在110℃下干燥24h；
S2：将干燥得到的前驱体在900~1300℃下进行焙烧，焙烧时长为4~6h，焙烧后得到黑色固体产物；
S3：将S2得到的黑色固体产物研磨，取5g分散在1L去离子水中，再加入氧化铝、硝酸镍和海藻酸钠的混合物，以300r/min转速进行搅拌，超声1h，得到均匀的混合物，其中，黑色固体产物和混合物的质量比为1：1，混合物中氧化铝、硝酸镍、海藻酸钠的质量比为4：2：1；
S4：将S3制得的混合物放入液氮中冷冻10min，再转移至冷冻干燥机进行冻干处理，对冻干得到的固体在400℃下进行二次焙烧，焙烧时长为4h，对焙烧得到的固体粉碎研磨过筛；
S5：将S4制得的产物放入压力机压制，造粒成型，得到污水处理裂解还原催化剂。
焙烧的白云石比未焙烧白云石的催化活性要提高很多，且焙烧的白云石可以吸收气化气中的H2S、HCl和破坏部分重焦油。这是由于白云石催化剂焙烧后形成CaO-MgO的络合物，它是一种混合氧化物催化剂，氧化物的混合使原子阵列产生一定程度的扭曲，从而生成了更多的催化活性中心；焦油中含有许多具有负电性π电子体系的稠环化合物，它们在活化位上被吸附后π形电子云被破坏而失去稳定性，使C-C键、C-H键的断裂容易发生，从而降低了裂解活化能，因此本发明在制备中先对白云石进行一次焙烧。
氧化铝能和催化剂活性组分反应，使催化剂活性组分散到载体中，为活性组分提供有效的比表面积和合适的孔结构，以提高催化剂的热稳定性及抗毒性能，本发明中以氧化铝为载体，提高了催化剂的催化性能。
本发明还利用海藻酸钠与钙离子、铁离子等形成凝胶沉淀，及其较强的吸附性的特点可用作水的净化剂。净水时，当凝聚条件不利，浊度大时，加入吸附力强的海藻酸钠能促进凝聚作用，提高污水净化率，本发明中对白云石进行焙烧，焙烧后得到CaO-MgO的络合物，焙烧得到的金属离子易对水产生二次金属污染，因此本发明通过添加海藻酸钠防止催化剂中的金属离子迁移到水中产生二次污染。
本发明在制备过程中使用了冻干法，通过液氮的急冷将金属离子原位的、均匀的固定在载体上，使得后续制备的催化剂有更均匀的活性位点分布，再结合二次焙烧使得制得的催化剂有更均匀的孔径分布，更大的比表面积，更好的催化性能。
进一步的，所述S1中粉碎得到的白云石粉末的粒径为3~5μm。
进一步的，所述S1中聚乙二醇的分子量为200-600。
本发明中使用低分子量聚乙二醇，该分子量范围的聚乙二醇有更好的渗透性和黏度，可以充分的和白云石混合，其良好的渗透性和黏度也有利于冻干过程中的金属固定。
进一步的，所述S2中焙烧过程的升温速率为10℃/min。
进一步的，所述S3中氧化铝、硝酸镍和海藻酸钠混合物的颗粒粒径为3~5μm。
进一步的，所述S4中焙烧过程的升温速率为5℃/min。
本发明对制得的催化剂进行二次焙烧，第一次选用的温度为900~1300℃，当焙烧温度过低时，白云石中的MgCO3、CaCO3无法完全分解产生络合物，而焙烧温度过高时，MgO的晶粒则会长大并失去活性；而在二次被烧过程中选择焙烧温度为400℃，在该温度下焙烧得到的氧化镍有最佳活性。
进一步的，所述S4中过筛所用筛网为1000目。
进一步的，所述S5中压制得到的污水处理裂解还原催化剂为粒径10毫米的球形。
本发明先对白云石在900~1300℃温度下进行焙烧，该温度可使得白云石分解得到CaO-MgO的络合物且不会晶粒过大失去活性，再通过加入海藻酸钠防止Ca、Mg金属元素的迁移，减少催化剂产生的二次污染，再通过冻干法急冷步骤将金属离子原位的、均匀的固定在载体上，使得催化剂有更均匀的活性位点分布，二次焙烧时在400℃下进行，则可有效避免高温下金属载体的烧结及冻干产生的孔洞的坍塌，使制得的催化剂有最佳性能。
本发明的有益效果：
本发明中先对白云石进行一次焙烧提高其催化性能，以氧化铝为载体，再结合冻干法以及二次焙烧过程制得了孔径分布均匀，高比表面积，高分散度的催化剂；通过加入无污染的海藻酸钠提高了催化剂的吸附性能，另外海藻酸钠的加入还可防止催化剂中金属离子迁移到水中产生二次污染。
（发明人：常莎）