一种粉煤灰催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于催化剂技术领域，特别涉及一种粉煤灰催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种粉煤灰催化剂，包括载体和固定在所述载体表面和孔道内的的金属活性组分；所述载体包括第一载体和第二载体；所述第一载体为粉煤灰；所述第二载体包括三氧化二铝或二氧化硅；所述金属活性组分包括Co和/或Ni。实施例测试结果表明，使用本发明专利技术提供的粉煤灰催化剂对酚类废水进行催化制氢，氢气产率高达96.8％，转化率高达99.2％，具有优良的催化活性；催化剂单程寿命大于65h，粉煤灰催化剂寿命长，催化稳定性优良。

A kind of fly ash catalyst and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于催化剂
，特别涉及一种粉煤灰催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
焦化厂(尤其是低温土法炼焦)、煤气厂、石油化工厂、绝缘材料厂等工业部门在石油裂解制乙烯、合成苯酚、聚酰胺纤维、合成染料、有机农药和酚醛树脂生产过程会产生大量的酚类废水。酚类化合物属于极性、可离子化、弱酸性有机化合物，具有毒性大、难降解性的特点，对水体、土壤、动植物、人体健康都存在极大的威胁。酚类化合物种类繁多，其中以苯酚、甲酚污染最为突出。针对不同酚含量，目前常用的酚类废水处理方法不同：高浓度含酚废水(含酚大于500mg/L的废水)常用溶剂萃取法和蒸气吹脱法；中等浓度含酚废水(含酚5～500mg/L的废水)，广泛采用生物法进行处理，如氧化塘、氧化沟、滴滤池和活性污泥法；低浓度含酚废水(含酚小于5mg/L的废水)一般也采用生物化学法，主要有活性污泥法、生物膜法和生物塘三类，在有条件时，可将酚废水与生活污水合并处理，以取得培养生物的营养料；此外，活性炭吸附法对中等浓度和低浓度的含酚废水也具有一定处理效果。但以上方法均仅仅停留在吸附水体中的酚类污染物，无法从根本上实现有毒有害的酚类污染物的无毒害化降解转化，更无法提供含酚污染物的有益转化产物。催化技术可以在催化剂作用下，将有机物与水在高温条件下反应生成其他产物，如催化制氢，但目前仅甲醇、乙醇等醇类物质的催化制氢技术较为成熟，对于酚类物质的催化来说，仍存在催化剂活性低、稳定性差的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种粉煤灰催化剂，本专利技术提供的粉煤灰催化剂具有高活性和高稳定性的特点，可以高效地将酚类废水中的酚催化重整为氢气；本专利技术还提供了一种粉煤灰催化剂的制备方法和应用。为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种粉煤灰催化剂，包括载体和固定在所述载体表面和孔道内的金属活性组分；所述载体包括第一载体和第二载体；所述第一载体为粉煤灰；所述第二载体包括三氧化二铝或二氧化硅；所述金属活性组分包括Co和/或Ni。优选的，所述载体与金属活性组分的质量比为1：(0.05～0.3)。优选的，所述第一载体的质量为载体质量的15～90％。优选的，以质量百分含量计，所述粉煤灰包括以下化学组成：SiO210～60％，Al2O315～55％，CaO1～10％，Fe2O31～10％，TiO21～5％，K2O0.1～5％，SrO0.1～3％，SO30～2％，MgO0～2％，BaO0～2％，ZrO20～2％，P2O50～2％，PbO0～1％，CeO20～2％，MnO0～2％，Nb2O50～2％，ZnO0～2％，CuO0～1％，Cr2O30～1％，GaO20～1％，Ni2O0～1％，RbO20～1％；作为所述第二载体的三氧化二铝包括α-Al2O3、γ-Al2O3、β-Al2O3、k-Al2O3、θ-Al2O3、ξ-Al2O3、η-Al2O3和ρ-Al2O3中的一种或多种。本专利技术还提供了上述技术方案所述粉煤灰催化剂的制备方法，包括以下步骤：将三氧化二铝和二氧化硅中的一种、粉煤灰和金属盐溶液混合，依次进行浸渍、干燥和焙烧处理，得到所述粉煤灰催化剂。优选的，所述金属盐溶液中的溶质为金属活性组分的卤化物、硝酸盐、草酸盐或乙酸盐；溶剂为水和/或醇；所述金属盐溶液的浓度为0.05～1.5mol/L。优选的，所述醇为乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的一种或多种。优选的，所述浸渍的温度为18～25℃，时间为2～12h；所述干燥的温度为100～130℃，时间为6～12h；所述焙烧处理的温度为500～800℃，时间为2～6h。本专利技术还提供了上述技术方案所述粉煤灰催化剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的粉煤灰催化剂在酚类废水催化制氢中的应用。优选的，所述应用中，粉煤灰催化剂在使用前进行还原活化；所述还原活化为利用还原剂进行还原活化；所述还原剂为氢气；所述还原活化的温度为500～800℃，时间为2～6h。本专利技术提供了一种粉煤灰催化剂，包括载体和固定在载体表面的活性组分；所述载体包括第一载体和第二载体；所述第一载体为粉煤灰；所述第二载体包括三氧化二铝或二氧化硅；所述活性组分包括Co和/或Ni。在本专利技术中，粉煤灰不仅提供载体作用，其还富含Ca、K、Mg等碱和碱土金属元素，可以有效促进反应物水在催化剂表面的吸附和分解，提高反应活性的同时，能够有效避免催化剂表面的积碳，有利于提高催化剂的稳定性；同时粉煤灰中富含Fe元素，可以和金属活性组分Ni和/或Co金属形成二元组分，促进酚类化合物的分解，有利于提高催化反应活性。在本专利技术中，第二载体主要做粘结剂用，和第一载体混合焙烧后得以让粉煤灰催化剂固化成型，并有利于增大载体整体的比表面积。实施例测试结果表明，使用本专利技术提供的粉煤灰催化剂对酚类废水进行催化制氢，氢气产率高达96.8％，转化率高达99.2％，具有优良的催化活性；催化剂单程寿命大于65h，粉煤灰催化剂寿命长，催化稳定性优良。附图说明图1为实施例1所得粉煤灰催化剂的放大倍数为20000倍的SEM图；图2为实施例1所得粉煤灰催化剂的放大倍数为40000倍的SEM图。具体实施方式本专利技术提供了一种粉煤灰催化剂，包括载体和固定在所述载体表面和孔道内的金属活性组分；所述载体包括第一载体和第二载体；所述第一载体为粉煤灰；所述第二载体包括三氧化二铝或二氧化硅；所述金属活性组分包括Co和/或Ni。在本专利技术中，所述粉煤灰催化剂包括载体和固定在所述载体表面和孔道内的金属活性组分。在本专利技术中，所述载体包括第一载体和第二载体；所述第一载体为粉煤灰；所述第二载体包括三氧化二铝或二氧化硅。在本专利技术中，以质量百分含量计，所述粉煤灰优选包括以下化学组成：SiO210～60％，Al2O315～55％，CaO1～10％，Fe2O31～10％，TiO21～5％，K2O0.1～5％，SrO0.1～3％，SO30～2％，MgO0～2％，BaO0～2％，ZrO20～2％，P2O50～2％，PbO0～1％，CeO20～2％，MnO0～2％，Nb2O50～2％，ZnO0～2％，CuO0～1％，Cr2O30～1％，GaO20～1％，Ni2O0～1％，RbO20～1％，更优选包括以下组分：Al2O325～50％，SiO225～45％，CaO2～5％，Fe2O32～5％，TiO21～3％，K2O0.1～2％，SrO0.1～1％，SO30.1～1％，MgO0.1～1％，BaO0～1％，ZrO20～1％，P2O50～1％，PbO0～0.5％，CeO20～0.5％，MnO0～0.5％，Nb2O50～0.5％，ZnO0～0.5％，CuO0～0.5％，Cr2O30～0.5％，GaO20～0.5％，Ni2O0～0.5％，RbO20～0.5％。在本专利技术中，所述粉煤灰优选来源于燃煤火力发电厂。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤灰催化剂，其特征在于，包括载体和固定在所述载体表面和孔道内的金属活性组分；/n所述载体包括第一载体和第二载体；所述第一载体为粉煤灰；所述第二载体包括三氧化二铝或二氧化硅；/n所述金属活性组分包括Co和/或Ni。/n

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰催化剂，其特征在于，包括载体和固定在所述载体表面和孔道内的金属活性组分；
所述载体包括第一载体和第二载体；所述第一载体为粉煤灰；所述第二载体包括三氧化二铝或二氧化硅；
所述金属活性组分包括Co和/或Ni。


2.根据权利要求1所述的粉煤灰催化剂，其特征在于，所述载体与金属活性组分的质量比为1：(0.05～0.3)。


3.根据权利要求1所述的粉煤灰催化剂，其特征在于，所述第一载体的质量为载体质量的15～90％。


4.根据权利要求1所述的粉煤灰催化剂，其特征在于，以质量百分含量计，所述粉煤灰包括以下化学组成：SiO210～60％，Al2O315～55％，CaO1～10％，Fe2O31～10％，TiO21～5％，K2O0.1～5％，SrO0.1～3％，SO30～2％，MgO0～2％，BaO0～2％，ZrO20～2％，P2O50～2％，PbO0～1％，CeO20～2％，MnO0～2％，Nb2O50～2％，ZnO0～2％，CuO0～1％，Cr2O30～1％，GaO20～1％，Ni2O0～1％，RbO20～1％；
作为所述第二载体的三氧化二铝包括α-Al2O3、γ-Al2O3、β-Al2O3、k-Al2O3、θ-Al2O3、ξ-Al2O3、η-Al2O3和ρ-Al2O3中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李信宝，申朋飞，朱颖颖，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33