一种催化剂及其制备方法、去除水中溶解氧的方法技术

本发明专利技术实施例公开一种催化剂及其制备方法、去除水中溶解氧的方法，涉及再生水处理及综合利用技术领域，能够以低廉的成本、简单高效地去除水中的溶解氧。所述催化剂，包括：介孔分子筛MCM‑41和预定活性金属，所述预定活性金属以掺杂形式进入所述介孔分子筛MCM‑41中。本发明专利技术适用于再生水处理中。

A kind of catalyst and its preparation method, the method of removing dissolved oxygen in water

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂及其制备方法、去除水中溶解氧的方法
本专利技术涉及再生水处理及综合利用
，尤其涉及一种催化剂及其制备方法、去除水中溶解氧的方法。
技术介绍
我国人均水资源占有量是世界人均水资源占有量的四分之一，属于全世界13个严重缺水国家之一。近年来随着中国水资源供需矛盾日显突出，污水再生利用具有重要意义和广阔前景。目前，城市污水再生水可用于农业灌溉、工业用水、城市绿化、冲厕及道路洒水除尘等。再生水在输送过程中面临的主要挑战之一是其中的DO(dissolvedoxygen，溶解氧)会造成管网和设备的腐蚀，严重时会产生安全事故，给企业和国家造成巨大的经济损失。因此，为确保管道和设备的正常运行，必须预先除去再生水中的溶解氧。目前溶解氧的去除主要分为物理法和化学法。物理除氧是通过改变温度和压力的方式去除水中的溶解氧，主要包括热力除氧法、真空除氧法和解析除氧法等。化学除氧主要利用加入的化学除氧剂与水中的氧气进行反应而除氧，主要包括亚硫酸钠除氧、海绵铁除氧、联氨除氧等。但是传统的热力除氧方式，软水需加热到105℃才可进行除氧，能源浪费严重，投资运行成本高；真空除氧因系统设备复杂，需保持一定的真空度，日常运行维护都较为复杂；解吸除氧最大的缺点是在除氧的过程中所溶入的二氧化碳也会腐蚀钢铁；化学除氧剂通常情况下可达到水质标准要求，但运行成本较高，会增加水中含盐量且在常温下处理效率较低。因此传统的除氧方法不适宜处理再生水中的溶解氧。近年来涌现的众多新技术中，催化还原法是处理再生水中溶解氧最为有效的方法之一。有研究表明，在氧化还原树脂、介孔材料或者活性炭纤维上负载贵金属Pt或Pd作为催化剂，然后投加化学药剂联氨(N2H4)除氧具有可行性。但是联氨的毒性较强，对水质有较大的影响，且贵金属Pt、Pd催化剂的高昂成本和稀缺性限制了催化还原技术的工业实际应用。因此寻找一种绿色无毒的除氧剂和廉价高效的替代催化剂成为一个亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种催化剂及其制备方法、去除水中溶解氧的方法，能够以低廉的成本、简单高效地去除水中的溶解氧。第一方面，本专利技术的实施例提供一种催化剂，包括：介孔分子筛MCM-41和预定活性金属，所述预定活性金属以掺杂形式进入所述介孔分子筛MCM-41中。可选的，所述预定活性金属包括金属铜和/或金属铝。可选的，所述预定活性金属包括金属铜，硅铜摩尔比n(Si)/n(Cu)为以下至少一项：5、10、20、50、80、100。可选的，所述预定活性金属包括金属铝，硅铝摩尔比n(Si)/n(Al)为以下至少一项：10、20、30、40、50。可选的，所述预定活性金属包括金属铜和金属铝；其中，硅铜摩尔比n(Si)/n(Cu)为5，硅铝摩尔比n(Si)/n(Al)为10。第二方面，本专利技术的实施例还提供一种催化剂的制备方法，包括：将硅酸钠和预设活性金属盐溶解在去离子水中，形成溶液一；将十六烷基三甲基溴化铵溶解在去离子水中，形成溶液二；将溶液一和溶液二混合搅拌，调节pH为9.5-11.5，得到溶液三；将溶液三倒入反应釜中晶化，得到产物一；将产物一洗涤、干燥、焙烧，得到所述催化剂。可选的，所述预设活性金属盐包括以下至少一种：硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铜、硝酸锌、硝酸锰和异丙醇铝。可选的，所述预设活性金属盐包括硝酸铜和异丙醇铝。可选的，晶化温度为110-150℃，晶化时间为24-72小时。可选的，所述调节pH为9.5-11.5包括：调节pH为10.5；晶化温度为140℃，晶化时间为36小时。可选的，干燥操作的干燥温度为75℃至85℃，干燥时间为10小时至16小时。可选的，焙烧操作包括：将干燥后的所述产物一研磨成粉末，在马弗炉中以3℃/min的升温速率将温度升到550℃，煅烧330分钟。第三方面，本专利技术的实施例还提供一种去除水中溶解氧的方法，包括：将催化剂和碳酰肼投入含有再生水的反应器中；其中，所述催化剂是本专利技术的实施例提供的任一种催化剂。可选的，所述反应器中的反应温度在40℃至45℃之间。本专利技术的实施例提供的催化剂及其制备方法、去除水中溶解氧的方法，通过对介孔分子筛MCM-41进行预定活性金属的掺杂，分子筛骨架中的活性位点增多，进而使其有序性降低，结晶度降低，导致骨架结构中晶格缺陷增多，从而增大了其催化活性。该催化剂廉价、高效，制备工艺简单，能够以低廉的成本、简单高效地去除水中的溶解氧。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术的实施例中掺杂不同种类金属催化剂的DO去除率曲线示意图；图2为金属Cu的不同掺杂量催化剂的DO去除率曲线示意图；图3为金属Al的不同掺杂量催化剂的DO去除率曲线示意图；图4为MCM-41和Cu(5)/Al(10)-MCM-41的XRD图谱示意图；图5为Cu(5)/Al(10)-MCM-41和MCM-41煅烧前后的FT-IR谱图示意图；图6为MCM-41(a)和Cu(5)/Al(10)-MCM-41(b)的SEM图谱示意图；图7为MCM-41(a)和Cu(5)/Al(10)-MCM-41(b)的氮气吸附-脱附示意图；图8为MCM-41和Cu(5)/Al(10)-MCM-41的DO去除率曲线示意图；图9为Cu(5)/Al(10)-MCM-41催化剂重复使用次数的DO去除率曲线示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的实施例提供一种催化剂，包括：介孔分子筛MCM-41和预定活性金属，所述预定活性金属以掺杂形式进入所述介孔分子筛MCM-41中。本专利技术的实施例提供的催化剂，通过对介孔分子筛MCM-41进行预定活性金属的掺杂，分子筛骨架中的活性位点增多，进而使其有序性降低，结晶度降低，导致骨架结构中晶格缺陷增多，从而增大了其催化活性。该催化剂廉价、高效，制备工艺简单，能够以低廉的成本、简单高效地去除水中的溶解氧。可选的，预定活性金属可以包括以下一种或多种：铁、钴、镍、锌、锰和铝。例如，在本专利技术的一个实施例中，预定活性金属可以包括金属铜和/或金属铝。可选的，在预定活性金属包括金属铜的情况下，催化剂中的硅铜摩尔比n(Si)/n(Cu)可以为以下至少一项：5、10、20、50、80、100。可选的，在预定活性金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂，其特征在于，包括：/n介孔分子筛MCM-41和预定活性金属，所述预定活性金属以掺杂形式进入所述介孔分子筛MCM-41中。/n

【技术特征摘要】
1.一种催化剂，其特征在于，包括：
介孔分子筛MCM-41和预定活性金属，所述预定活性金属以掺杂形式进入所述介孔分子筛MCM-41中。


2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述预定活性金属包括金属铜和/或金属铝。


3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述预定活性金属包括金属铜，硅铜摩尔比n(Si)/n(Cu)为以下至少一项：5、10、20、50、80、100。


4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述预定活性金属包括金属铝，硅铝摩尔比n(Si)/n(Al)为以下至少一项：10、20、30、40、50。


5.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述预定活性金属包括金属铜和金属铝；其中，硅铜摩尔比n(Si)/n(Cu)为5，硅铝摩尔比n(Si)/n(Al)为10。


6.一种催化剂的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁美生，李龙，袁杰，叶翠平，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14