一种活性二氧化锰的高效回收方法技术

本发明专利技术公开了一种活性二氧化锰的高效回收方法，包括以下步骤：将待回收二氧化锰与碱性溶液混合进行曝气处理、热处理，完成对活性二氧化锰的回收。本发明专利技术中，通过对待回收二氧化锰进行曝气和热处理，能够促进二氧化锰高活性晶面的暴露，使其具有更加优异的氧化活性，可将紫苏醛氧化反应时间从8h以上缩短至4h，且超过50次循环使用后紫苏醛收率维持在70％以上，氧化效果保持稳定。本发明专利技术活性二氧化锰的高效回收方法，具有工艺简单、操作方便、回收成本低、反应条件温和、安全可控、回收效率高、产品收率高且性能稳定、绿色环保等优点，是一种能够高效回收活性二氧化锰并能够实现活性二氧化锰循环使用的新技术，使用价值高，应用前景好。景好。景好。

【技术实现步骤摘要】
一种活性二氧化锰的高效回收方法


[0001]本专利技术涉及一种活性二氧化锰的高效回收方法。

技术介绍

[0002]锰作为一种过渡金属元素具有多种价态，在自然界中以软锰矿、拉锰矿、钾锰矿等多种矿物形式存在。锰元素丰富的化合价态使其在氧化、催化、电化学等多种领域展现出独特的物理和化学性质。其中，二氧化锰作为典型的锰氧化物，在自然界中以软锰矿等形式广泛存在，一般为色或黑棕色粉末或晶体。由于处于锰元素的中间价态，二氧化锰兼具氧化和还原的双重性能，相比于高锰酸钾等高价态锰化合物，其氧化性较为温和，因此十分适合作为一些有机反应的选择性氧化剂。二氧化锰具有α、β、γ、δ、ε等多种晶型，不同晶型的二氧化锰的晶化程度，比表面积等性质存在差异，其氧化性能也各不相同，通过酸处理，热处理等方法可以有效调节二氧化锰的理化性质，从而对二氧化锰进行活化，提高氧化效率。
[0003]活性二氧化锰在有机反应中的应用十分广泛，最典型的为选择性氧化不饱和醇，而不影响其他官能团，早在二十世纪四十年代，Ball等就以二氧化锰作为氧化剂，将维生素A成功氧化成为视黄素。以二氧化锰作为氧化剂，乙酸乙酯为溶剂，可将紫苏醇氧化成为紫苏醛，转化率可达99.7％，收率超过70％；此外，活性二氧化锰在C
‑
H键氧化的应用也较为广泛，如对杂环进行脱氢芳构，或对烯丙位和苄基位的C
‑
H键在酸存在下进行选择性氧化，生成醇、醛、羧酸等含氧衍生物等；除了作为氧化剂外，活性二氧化锰亦可以作为某些醇的空气氧化的催化剂，往往表现出较好的催化性能和选择性。
[0004]关于活性二氧化锰在有机反应中应用的研究较为普遍，因而如果能够实现对活性二氧化锰的绿色回收，并将其循环使用，可以十分有效地减少规模化生产时活性二氧化锰的需求量，减少储存和运输压力，从而降低成本。然而，探索活性二氧化锰在反应后的循环利用问题的相关研究和专利并不多，同时，现有活性二氧化锰的回收工艺主要是通过氯酸盐氧化和高锰酸盐活化相结合回收活性二氧化锰，该回收工艺仍然存在以下缺陷：(a)工艺复杂，回收周期长，效率低；(b)使用的药剂多且用量大，使得回收成本较高，且回收过程中使用的固体氧化剂，容易引入杂质，因而会造成二氧化锰活性降低；(c)回收所需温度较高，对反应条件要求苛刻，且存在强放热现象，容易造成安全事故。因此，如何获得一种工艺简单、操作方便、回收成本低、反应条件温和、安全可控、回收效率高、产品收率高且性能稳定、绿色环保的活性二氧化锰的高效回收方法，对于实现活性二氧化锰的高效循环利用以及有效降低活性二氧化锰的使用成本具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便、回收成本低、反应条件温和、安全可控、回收效率高、产品收率高且性能稳定、绿色环保的活性二氧化锰的高效回收方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种活性二氧化锰的高效回收方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将待回收二氧化锰与碱性溶液混合进行曝气处理；
[0009]S2、将步骤S1中经曝气处理后的二氧化锰进行热处理，完成对活性二氧化锰的回收。
[0010]上述的高效回收方法，进一步改进的，步骤S1中，所述碱性溶液的pH值为10～12。
[0011]上述的高效回收方法，进一步改进的，步骤S1中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。
[0012]上述的高效回收方法，进一步改进的，步骤S1中，所述曝气处理采用的气体为空气。
[0013]上述的高效回收方法，进一步改进的，步骤S1中，所述曝气处理过程中曝气量为6.0L min
‑1kg
‑1～8.0L min
‑1kg
‑1，以待回收二氧化锰质量计。
[0014]上述的高效回收方法，进一步改进的，步骤S1中，所述曝气处理在温度为50℃～80℃下进行。
[0015]上述的高效回收方法，进一步改进的，步骤S1中，所述曝气处理的时间为2h～4h。
[0016]上述的高效回收方法，进一步改进的，步骤S2中，所述热处理在温度为200℃～350℃下进行。
[0017]上述的高效回收方法，进一步改进的，步骤S2中，所述热处理的时间为3h～5h。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0019](1)本专利技术提供了一种活性二氧化锰的高效回收方法，先将待回收二氧化锰与碱性溶液混合进行曝气处理，通过在碱性环境下进行曝气，兼具搅拌效果，可以促进氧气与锰氧化物的充分接触，同时在碱性环境下进行曝气，氢氧根离子可以在曝气过程中起到助氧化作用，促进碱式氧化锰生成，并在后续的热处理过程中脱水生成二氧化锰；进而将经曝气处理后的二氧化锰进行热处理，通过在高温条件下进行热处理活化二氧化锰，从而进一步提高二氧化锰的活性，并实现对活性二氧化锰的高效回收。本专利技术中，通过对待回收二氧化锰进行曝气和热处理，能够促进二氧化锰高活性晶面的暴露，使其具有更加优异的氧化活性，可以将紫苏醛收率达到70％以上时所需的反应时间从8h以上缩短至4h，同时，在进行超过50次的回收使用后，紫苏醛收率依然维持在70％以上，可见其氧化效果仍然保持稳定。本专利技术活性二氧化锰的高效回收方法，具有工艺简单、操作方便、回收成本低、反应条件温和、安全可控、回收效率高、产品收率高且性能稳定、绿色环保等优点，是一种能够高效回收活性二氧化锰并能够实现活性二氧化锰循环使用的新技术，使用价值高，应用前景好。
[0020](2)本专利技术中，采用空气进行曝气，能促进水和空气的充分接触，从而有效提高溶解氧浓度，促进氧化反应，同时曝气还可以起到搅拌作用，促进多相的充分接触，避免固体沉底。进一步的，通过适当提高曝气处理温度，一方面有效提高了溶解氧浓度，另一方面促进了氧化反应的本征速率，从而大大提高了回收效率。本专利技术中，充分利用曝气技术的优势，通过曝气实现二氧化锰与氧气的高效混合反应，兼具搅拌作用，避免额外添加搅拌设备，简化工艺流程，有利于工业化生产。
附图说明
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例
中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0022]图1为本专利技术实施例1中的曝气装置示意图。
[0023]图2为本专利技术实施例1中二氧化锰原品、待回收二氧化锰和活性二氧化锰的XRD图。
具体实施方式
[0024]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。
[0025]以下实施例中所采用的原料和仪器均为市售；所采用的设备和制备工艺若无特别说明均为常规设备和常规工艺。
[0026]实施例1
[0027]一种活性二氧化锰的高效回收方法，包括以下步骤：
[0028]曝气过程：采用如图1所示的曝气装置进行曝气。称取1000g清水，滴加适量氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活性二氧化锰的高效回收方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将待回收二氧化锰与碱性溶液混合进行曝气处理；S2、将步骤S1中经曝气处理后的二氧化锰进行热处理，完成对活性二氧化锰的回收。2.根据权利要求1所述的高效回收方法，其特征在于，步骤S1中，所述碱性溶液的pH值为10～12。3.根据权利要求2所述的高效回收方法，其特征在于，步骤S1中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。4.根据权利要求3所述的高效回收方法，其特征在于，步骤S1中，所述曝气处理采用的气体为空气。5.根据权利要求4所述的高效回收方法，其特征在于，步骤S1中，所述曝气处理过程中曝...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱银海，罗先福，干兴利，高云英，王燕，黄幼援，臧阳陵，杜升华，陈明，
申请(专利权)人：湖南化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：