公布日：2024.04.16
申請日：2024.03.14
分類號：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，屬于催化劑技術領域。本發明中先對白云石進行一次焙燒提高其催化性能，以氧化鋁為載體，再結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生二次污染。
權利要求書
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：將干燥得到的前驅體在900~1300℃下進行焙燒，焙燒時長為4~6h，焙燒后得到黑色固體產物；S3：將S2得到的黑色固體產物研磨，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轉速進行攪拌，超聲1h，得到均勻的混合物，其中，黑色固體產物和混合物的質量比為1：1，混合物中氧化鋁、硝酸鎳、海藻酸鈉的質量比為4：2：1；S4：將S3制得的混合物放入液氮中冷凍10min，再轉移至冷凍干燥機進行凍干處理，對凍干得到的固體在400℃下進行二次焙燒，焙燒時長為4h，對焙燒得到的固體粉碎研磨過篩；S5：將S4制得的產物放入壓力機壓制，造粒成型，得到污水處理裂解還原催化劑。
2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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中過篩所用篩網為1000目。
8.根據權利要求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。
發明內容
本發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。
本發明的目的可以通過以下技術方案實現：
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：將干燥得到的前驅體在900~1300℃下進行焙燒，焙燒時長為4~6h，焙燒后得到黑色固體產物；
S3：將S2得到的黑色固體產物研磨，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轉速進行攪拌，超聲1h，得到均勻的混合物，其中，黑色固體產物和混合物的質量比為1：1，混合物中氧化鋁、硝酸鎳、海藻酸鈉的質量比為4：2：1；
S4：將S3制得的混合物放入液氮中冷凍10min，再轉移至冷凍干燥機進行凍干處理，對凍干得到的固體在400℃下進行二次焙燒，焙燒時長為4h，對焙燒得到的固體粉碎研磨過篩；
S5：將S4制得的產物放入壓力機壓制，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電性π電子體系的稠環化合物，它們在活化位上被吸附后π形電子云被破壞而失去穩定性，使C-C鍵、C-H鍵的斷裂容易發生，從而降低了裂解活化能，因此本發明在制備中先對白云石進行一次焙燒。
氧化鋁能和催化劑活性組分反應，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構，以提高催化劑的熱穩定性及抗毒性能，本發明中以氧化鋁為載體，提高了催化劑的催化性能。
本發明還利用海藻酸鈉與鈣離子、鐵離子等形成凝膠沉淀，及其較強的吸附性的特點可用作水的凈化劑。凈水時，當凝聚條件不利，濁度大時，加入吸附力強的海藻酸鈉能促進凝聚作用，提高污水凈化率，本發明中對白云石進行焙燒，焙燒后得到CaO-MgO的絡合物，焙燒得到的金屬離子易對水產生二次金屬污染，因此本發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生二次污染。
本發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，使得后續制備的催化劑有更均勻的活性位點分布，再結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。
進一步的，所述S1中粉碎得到的白云石粉末的粒徑為3~5μm。
進一步的，所述S1中聚乙二醇的分子量為200-600。
本發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。
進一步的，所述S2中焙燒過程的升溫速率為10℃/min。
進一步的，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。
進一步的，所述S4中焙燒過程的升溫速率為5℃/min。
本發明對制得的催化劑進行二次焙燒，第一次選用的溫度為900~1300℃，當焙燒溫度過低時，白云石中的MgCO3、CaCO3無法完全分解產生絡合物，而焙燒溫度過高時，MgO的晶粒則會長大并失去活性；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。
進一步的，所述S4中過篩所用篩網為1000目。
進一步的，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。
本發明先對白云石在900~1300℃溫度下進行焙燒，該溫度可使得白云石分解得到CaO-MgO的絡合物且不會晶粒過大失去活性，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分布，二次焙燒時在400℃下進行，則可有效避免高溫下金屬載體的燒結及凍干產生的孔洞的坍塌，使制得的催化劑有最佳性能。
本發明的有益效果：
本發明中先對白云石進行一次焙燒提高其催化性能，以氧化鋁為載體，再結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生二次污染。
（發明人：常莎）
