一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法及系统。该方法包括如下步骤：S1.将果蔬废弃物投入凝胶负载装置中，在镀镍废水和氨水中进行水热处理，得到Ni负载水凝胶，废液经过废液处理装置处理后排放；S2.Ni负载水凝胶进入冷冻定型装置中，使Ni负载水凝胶碳骨架定型；S3.冷冻水凝胶进入热处理装置中在氮气气氛及指定温度下进行煅烧，得到三维网状Ni/CA催化剂进入储存装置中存储，产生的尾气经处理后排入大气。本发明专利技术通过热处理果蔬废弃物及镀镍废水，在碳气凝胶(CA)上均匀负载Ni，可制备可用于化学反应的高效催化剂。应的高效催化剂。应的高效催化剂。

【技术实现步骤摘要】
一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法及系统


[0001]本专利技术属于果蔬废弃物与化学镀镍废水处理资源化利用领域，具体涉及一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法及系统。

技术介绍

[0002]果蔬废弃物是我国市政生物质废弃物的主要组成部分，且呈现逐年增多的趋势。我国果蔬废弃物具有含水率高、易降解有机物含量高的特征，过去长期混入市政固废处理，会导致恶臭、高浓度渗滤液及温室气体等问题。另一方面，果蔬废弃物属于生物质废弃物，是一种可再生资源，它的充分利用对于减少碳排放具有显著作用。在工业生产中，化学镀镍被广泛应用于阀门制造、电子计算机、机械等各个行业中。然而，含镍废水浓度高、处理难度较大，直接排放会造成严重的环境污染。同时，镍是一种金属资源。因此，果蔬废弃物及化学镀镍废水亟需高效无害化及资源化处理。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法及系统，旨在通过热处理果蔬废弃物及镀镍废水，在碳凝胶上均匀负载Ni，以制备可用于化学反应的高效催化剂。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005]一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法，包括如下步骤：
[0006]S1.将城市果蔬废弃物喂入处理装置中，同时加入化学镀镍废水和氨水。水热处理后分离掉液相得到水凝胶，液相进入废液处理装置处理后排放；
[0007]S2.水凝胶进入冷冻定型装置中，使水凝胶碳骨架定型；
[0008]S3.冷冻水凝胶置于热处理装置中在氮气气氛及指定温度下进行煅烧，得到三维网状催化剂进入储存装置中存储，产生的尾气经处理后排入大气。
[0009]上述技术方案中，生物质经水热处理后，可以得到生物质水凝胶，经过后续处理后，可以制得碳气凝胶(CA)。此外，在水热过程中，还加入化学镀镍废水进行Ni的负载，同时加入氨水，使镍离子络合，以提高Ni的负载量和分散度。从而制得三维网状Ni/CA催化剂，实现高值化利用。
[0010]在上述制备方法的基础上，本专利技术还可以做如下进一步的具体选择。
[0011]具体的，S1中所述果蔬废弃物，菜梗、菜叶、果皮等果蔬废弃物均在本专利技术之列。
[0012]具体的，S1中水热温度为100
‑
200℃，水热时间为4
‑
10小时。果蔬废弃物在进入处理装置前应进行洗涤去除表面污渍等。根据原料的差异，处理后应针对性采用不同的水热条件。水热过程中加入含氨5
‑
15wt％的氨水，化学镀镍废水与氨水质量比为(1000
‑
2500):1，以提高镍的负载量。
[0013]具体的，S2中所述处理方法采用液氮进行冷冻定型，冷冻时间为5
‑
20分钟。
[0014]具体的，S1和S3中所述废液处理和尾气处理指的是通过物理和化学的方法对废液和尾气进行处理，具体的纯化方法则根据具体要求进行选择，不在本专利的专利技术范围之内。
[0015]具体的，S3中所述煅烧时间为1
‑
5小时，温度为500
‑
900℃。煅烧的作用在于无定型碳凝胶的热分解、有序碳骨架的形成，以及释放的小分子气体对碳凝胶的扩孔活化，和活性金属混合盐分解及还原。
[0016]具体的，S4中所得的三维网状Ni/CA催化剂，比表面积为500
‑
2000m2/g，Ni负载量为1
‑
10wt％，具体的品质则根据原料差异和市场需求调整反应条件得到。
[0017]本专利技术还提供一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的系统，包括依次连通设置的凝胶负载装置、干燥定型装置、热处理装置和三维网状Ni/CA催化剂收集装置，所述凝胶负载装置还连通设置有废液处理装置，所述热处理装置还连通设置有尾气处理装置。
[0018]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0019]进一步，所述凝胶负载装置的凝胶方式为水热法凝胶，搅拌方式为机械搅拌。
[0020]进一步，所述生物质干燥定型装置中采用液氮进行冷冻。
[0021]进一步，所述生物质热处理装置在氮气气氛中进行催化剂的煅烧。
[0022]本专利技术所提供的三维网状Ni/CA催化剂可用于催化碳氢化合物的裂解，例如甲苯或甲烷的裂解，或者用于碳氢化合物与水等的重整，例如甲苯或甲烷与水等的重整，等。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024]针对目前果蔬废弃物及化学镀镍废水资源化利用不足、处理方式复杂等问题，本专利技术提供了一种可以将果蔬废弃物及含镍废水资源化利用制备三维网状Ni/CA催化剂的系统和方法。本专利技术可有效处理果蔬废弃物及化学镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂，并可根据对产物的要求可适时调整工艺。
附图说明
[0025]图1为本专利技术提供的一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的系统的示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例2制备的三维网状Ni/CA催化剂的微观结构扫描电镜图。
[0027]附图1中，各标号所代表的部件列表如下：
[0028]1、凝胶负载装置；2、废液处理装置；3、冷冻定型装置；4、热处理装置；5、三维网状Ni/CA催化剂收集装置；6、尾气处理装置。
具体实施方式
[0029]以下结合附图及具体实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0030]本专利技术提供了一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法，使用上述系统，包括以下步骤：
[0031]S1.将果蔬废弃物喂入处理装置中，同时加入化学镀镍废水和氨水。水热处理后分离液体得到水凝胶，液相进入废液处理装置处理后排放；
[0032]S2.水凝胶进入冷冻定型装置中，利用液氮使水凝胶碳骨架定型；
[0033]S3.冷冻水凝胶进入热处理装置中在氮气气氛及指定温度下进行催化剂的煅烧，得到三维网状Ni/CA催化剂进入储存装置中存储，产生的尾气经处理后排入大气。
[0034]具体的，S1中所述果蔬废弃物包括了菜梗、菜叶、果皮中的至少一种，无法有效回收利用的果蔬废弃物均在本专利技术之列。
[0035]具体的，S1中水热温度为100
‑
200℃，水热时间为4
‑
10小时。果蔬废弃物在进入处理装置前应进行洗涤去除表面污渍等。根据原料的差异，处理后应针对性采用不同的水热条件。
[0036]具体的，S2中所述处理方法采用液氮进行定型，冷冻时间为5
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20分钟。
[0037]具体的，S1和S3中所述的废液处理和尾气处理指的是通过物理和化学的方法对废液和尾气进行处理，具体的纯化方法则根据具体要求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将果蔬废弃物喂入处理装置(1)中，同时加入镀镍废水和氨水，水热处理后分离掉液相得到水凝胶，液相进入废液处理装置(2)进行处理后排放；S2.水凝胶进入冷冻定型装置(3)中进行水凝胶碳骨架的定型，得到冷冻水凝胶；S3.冷冻水凝胶进入热处理装置(4)中进行煅烧，得到三维网状Ni/CA催化剂，并进入储存装置(5)中存储，产生的尾气经尾气处理装置(6)处理后排入大气。2.根据权利要求1所述的一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法，其特征在于，步骤S1中，所述果蔬废弃物包括选自菜梗、菜叶或果皮中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法，其特征在于，步骤S1中，所述水热过程中采用的镀镍废水为直接得到或稀释得到的化学镀镍废水，镍离子浓度为20
‑
50mg/L，化学镀镍废水与果蔬废弃物的质量比为(80
‑
100):1。4.根据权利要求1所述的一种综合处理果蔬废弃物及镀镍废水制备三维网状Ni/CA催化剂的方法，其特征在于，步骤S1中，水热温度为100
‑
200℃，水热时间为4
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10小时；水热过程中加入含氨5
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15wt％的氨水，氨水与化学镀镍废水质量比为1:(1000
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2500)。5.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡松，张嘉琳，陈昭宇，吴紫月，周雪琛，任强强，向军，苏胜，汪一，江龙，徐俊，黄锐，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：