催化剂载体材料及其制备方法技术

技术编号:11550562 阅读:92 留言:0更新日期:2015-06-04 00:07
本发明专利技术公开了一种催化剂载体材料及其制备方法。该载体材料是以150目~300目的活性炭为核,以无定形硅铝干胶为壳,以载体材料干基的重量为基准,活性炭的含量为10%~70%,无定形硅铝干胶以氧化硅和氧化铝计的含量为30%~90%;所述的载体材料中含有氨基酸,所述的氨基酸占活性炭重量的2%~50%。该方法是在无定形硅铝成胶过程中引入经氨基酸处理后活性炭的浆液,成胶后经老化、干燥等步骤,得到的催化剂载体材料。该载体材料特别适宜作为催化湿式氧化催化剂,使催化剂具有较高的反应活性和使用稳定性,提高催化剂的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
催化剂载体材料及其制备方法
本专利技术涉及一种催化剂载体材料及其制备方法,特别是用于催化湿式氧化的催化剂载体材料及其制备方法。
技术介绍
随着全球性环保法规的日益严格,污水达标排放的控制指标要求越来越高,在此形式下,废水催化氧化处理方法已越来越得到人们的重视和采用,如高浓度污水的催化湿式氧化、电解催化氧化、光催化氧化、高级氧化等。在废水催化氧化过程中,为获得理想的处理效果和通过降低反应温度、反应压力以保持较低的废水处理费用,制备具有高活性组分、高强度、高稳定性的廉价催化剂无疑成为废水催化氧化技术应用的关键。废水催化氧化的催化剂主要分为均相催化剂和多相固体催化剂两类。均相催化剂主要包括以产生含氧自由基的Fenton试剂、Fe3+、Cu2+、钴和锰等金属离子,借助于这些均相催化剂的作用,废水中的有机组分、硫化物、氨氮等被空气、氧气、臭氧、过氧化氢等氧化介质分别氧化成低分子酸(低分子醇或二氧化碳)、硫酸盐或硫代硫酸盐、氮气等,使废水达到脱碳、脱硫和脱氮的处理目的。均相氧化催化剂制备和使用过程较为简单,一般可直接选用铁、铜、钴、锰等金属盐配成水溶液或直接投入到所处理的废水中,并由处理后的出水中排出或再生后循环使用。采用均相催化氧化,由于金属活性组分在废水中能够充分溶解和分散,一般可达到较为稳定的废水处理效果,但存在着药剂耗量大、运行费用高、金属流失和二次污染等严重问题,致使其应用受到较大的限制。多相固体催化剂主要是以活性炭、分子筛、无定形氧化铝、二氧化钛等为载体,以碱金属、碱土金属、过渡金属或Pt、Pd贵金属中的一种或几种做活性组分构成的催化剂。活性炭是由含碳物质制成的黑色、孔隙发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳。活性炭性质稳定,耐酸、耐碱、耐热,不溶于水或有机溶剂,易再生,是一种环境友好型吸附剂,广泛应用于工业“三废”治理、食品、医药、载体、半导体、电池及电能贮存等领域。目前用于废水处理的多相固体催化剂大多选用活性炭作为载体,但是单纯选用活性炭负载金属制备的催化剂耐磨性能差,机械强度不高,负载的金属易流失,使得活性炭催化剂的应用效果打了折扣。无定形硅铝因具有良好的化学稳定性,孔容大,具有较强的酸性、孔结构分布集中、机械强度大、耐腐蚀等优点,在催化领域得到了广泛的应用,但无定形硅铝存在比表面小的缺点,对有机物的吸附和转化能力相对较弱。CN201110225789.7公开了一种利用废弃活性无定形氧化铝制备苯吸附材料的方法,它是将废活性无定形氧化铝经清洗、过滤、干燥后,采用低温密闭热处理方式制备一种活性无定形氧化铝/活性炭复合材料,对苯具有良好的吸附效果。该方法是将无定形氧化铝内部的有机物炭化,活性炭主要分布在无定形氧化铝的孔道中,这样不但会堵塞氧化铝的孔道,而且这样所生成的活性炭在氧化铝中分布不均匀。CN201110255525.6公开了一种活性无定形氧化铝/活性炭复合材料的制备方法,是将铝型材厂工业污泥、活性炭、粘结剂经过混匀、造粒、陈腐、成型、晾干、烧结、漂洗、干燥等步骤制成活性无定形氧化铝/活性炭复合材料。该方法属于含氧化铝的物种与活性炭物理混合过程,氧化铝和活性炭分散不均匀;且所使用的污泥杂质含量高,所得的无定形氧化铝性质不稳定,无法重复,结构复杂。CN201010267074.3公开了一种活性氧化铝复合活性炭材料的制备方法,以氢氧化铝、活性炭和粘结剂为原料,经混匀、造粒、陈腐、成型、晾干、烧结、漂洗、干燥等步骤,这样得到的复合材料仍是氧化铝和活性炭的物理混合物,氧化铝与活性炭分散不均匀,其综合性能还需进一步提高。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种催化剂载体材料的制备方法。采用该催化剂载体材料制成的于催化湿式氧化催化剂具有良好的催化性能,而且耐磨性能强,使用稳定性好。本专利技术的催化剂载体材料,以150目~300目的活性炭为核,以无定形硅铝干胶为壳,其中以催化剂载体材料的干基重量为基准,活性炭的含量为10%~70%,优选为30%~70%,无定形硅铝干胶以氧化硅和氧化铝计的含量为30%~90%,优选为30%~70%,所述的载体材料中含有氨基酸,所述的氨基酸占活性炭重量的2%~50%。所述的氨基酸为亲水氨基酸,例如甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸中的一种或者多种,优选碳原子数小于20的长链的亲水性氨基酸。例如天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸等中的一种或者多种。本专利技术的载体材料中所述的氨基酸主要分布在活性炭的内表面以及核壳之间即活性炭与无定形硅铝干胶之间。本专利技术的催化剂载体材料的粒度一般为0.05~0.2mm。本专利技术催化剂载体材料的制备过程如下:(1)将150目~300目活性炭采用氨基酸处理,然后进行打浆;(2)在无定形硅铝成胶过程中引入步骤(1)得到的活性炭浆液;(3)步骤(2)得到的成胶后的物料进行老化、过滤、洗涤、干燥,得到催化剂载体材料。本专利技术步骤(1)所述活性炭可选用常规的粉末活性炭商品,如各类木质活性炭、果壳活性炭、煤基活性炭;也可以选用以木质料、矿物料、塑料及废弃物,如木材、木屑、木炭、椰壳、果核、果壳、煤碳、煤矸石、石油焦、石油沥青、聚氯乙烯、聚丙烯、有机树脂、废轮胎、剩余污泥等经传统制备方法获得的各种活性炭产品。本专利技术中所使用的活性炭为粉末状活性炭,颗粒度150~300目,比表面积500~3000m2/g,孔容0.5~1.8cm3/g,平均孔半径1~10nm。本专利技术方法中,步骤(1)所述的活性炭打浆采用常规方法进行,一般采用加水、低碳醇中的一种或多种进行打浆,其中低碳醇为碳原子数为1~5的一元醇中的一种或多种。本专利技术方法中,步骤(1)活性炭先采用氨基酸处理,然后进行打浆。所述的氨基酸为亲水氨基酸,例如甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸中的一种或者多种,优选碳原子数小于20的长链的亲水性氨基酸。例如天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸等。所述的氨基酸用量占活性炭重量的2%~50%,优选为5%~20%。氨基酸处理活性炭可以将氨基酸直接与活性炭混合,也可以将氨基酸溶于溶剂中再加入活性炭,其中的溶剂为水、低碳醇(即碳原子数为1~5的一元醇)中的一种或多种。氨基酸处理活性炭时,其液固体积比在10以下,优选在1~5。氨基酸处理活性炭后,过量的液相最好过滤除去,然后再进行打浆。打浆可采用常规方法进行,一般采用加水、低碳醇中的一种或多种进行打浆,其中低碳醇为碳原子数为1~5的一元醇中的一种或多种。本专利技术步骤(2)中所述的无定形硅铝的成胶过程可以按本领域技术人员熟知的过程进行。无定形硅铝的成胶过程一般是酸性物料和碱性物料的中和反应过程。成胶过程可以采用酸碱连续中和滴定的方式,也可以采用两种物料并流中和的方式。本专利技术步骤(2)中,无定形硅铝成胶过程可以按本领域技术人员熟知的过程进行。无定形硅铝成胶过程一般为酸性物料和碱性物料的中和反应过程,成胶过程一般采用两种物料并流成胶操作方式,或一种物料放置在成胶罐中另一种物料连续加入成胶的操作方式。成胶物料一般包括铝源(Al2(SO4)3、AlCl3、Al(NO3)3和NaAlO2等中的一种或几种)、硅源(水玻璃、硅溶胶和有机含本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种催化剂载体材料,以150目~300目的活性炭为核,以无定形硅铝干胶为壳,以载体材料干基的重量为基准,活性炭的含量为10%~70%,无定形硅铝干胶以氧化硅和氧化铝计的含量为30%~90%;所述的载体材料中含有氨基酸,所述的氨基酸占活性炭重量的2%~50%。

【技术特征摘要】
1.一种催化剂载体材料,以150目~300目的活性炭为核,以无定形硅铝干胶为壳,以载体材料干基的重量为基准,活性炭的含量为10%~70%,无定形硅铝干胶以氧化硅和氧化铝计的含量为30%~90%;所述的载体材料中含有氨基酸,所述的氨基酸占活性炭重量的2%~50%;其中,所述的氨基酸为碳原子数小于20的亲水性氨基酸。2.按照权利要求1所述的载体材料,其特征在于:以载体材料干基的重量为基准,活性炭的含量为30%~70%,无定形硅铝干胶以氧化硅和氧化铝计的含量为30%~70%。3.按照权利要求1所述的载体材料,其特征在于:所述的氨基酸占活性炭重量的5%~20%。4.按照权利要求1所述的载体材料,其特征在于:所述的氨基酸为甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸中的一种或者多种。5.按照权利要求1所述的载体材料,其特征在于:所述的氨基酸为天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸中的一种或者多种。6.按照权利要求1所述的载体材料,其特征在于:所述的氨基酸主要分布在活性炭的内表面以及核壳之间即活性炭与无定形硅铝干胶之间。7.按照权利要求1所述的载体材料,其特征在于:所述的催化剂载体材料的粒度为0.05~0.2mm。8.按照权利要求1所述的载体材料,其特征在于:所述活性炭的性质如下:比表面积500~3000m2/g,孔容0.5~1.8cm3/g,平均孔半径1~10nm。9.权利要求1~8任一所述的载体材料的制备方法,包括:(1)将150目~300目的活性炭用氨基酸处理后,再打浆;(...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋广安单广波杨春雁刘雪玲崔晓莉张晔李宝忠郭宏山刘忠生
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院
类型:发明
国别省市:北京;11

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