用于卤水净化的催化反应器及其应用制造技术

本发明专利技术属于卤水净化技术领域，具体涉及一种用于卤水净化的催化反应器及其应用。用于卤水净化的催化反应器，包括管式反应器，管式反应器内装填有负载多孔碳催化剂的多孔材料。本发明专利技术使用无毒高效的多孔碳为催化剂，可高效催化臭氧氧化产生羟基自由基，将水中的有机物彻底矿化，更能杀灭水中的微生物，大大提高了处理效果；同时孔结构对卤水还有过滤作用，将无法矿化的微生物过滤，从而提高卤水的纯净度。从而提高卤水的纯净度。

【技术实现步骤摘要】
用于卤水净化的催化反应器及其应用


[0001]本专利技术属于卤水净化
，具体涉及一种用于卤水净化的催化反应器及其应用。

技术介绍

[0002]目前人类所食用的食盐主要来源于海水，但随着人类社会的快速发展，作为食盐来源的近海海域受到严重污染，以此种海水为原料生产食盐，严重影响食盐的品质和安全健康。并且随着人们生活水平的提高，对食盐品质的要求也越来越高。提高食盐品质的关键是需对卤水进行净化处理，以去除卤水中的其它有毒、有色的金属元素、有机物等杂质。由于海水中存在大量有机物，从海盐晾晒场获得的粗盐中往往含有较高含量的有机物，如细菌、微藻、有机物分子等，这些有机物在后续处理过程中会变色、发霉，严重影响食盐的品质，因此需要净化卤水中的有机物。
[0003]目前，卤水净化的主要方法是通过多孔材料进行过滤处理，但过滤系统装置体积大，过滤所用的多孔材料易饱和，需要频繁更换，净化速率慢，并且无法杀灭卤水中的病毒、细菌、藻类，净化效果较差。臭氧氧化常用于有机废水的净化处理和杀菌消毒，反应后主要的产物为氧气和水，对环境无污染，具有净化效率高、环境负担小的优点。若是直接通入臭氧，也无法将卤水中有机物完全矿化，加入金属或金属氧化物催化剂，有可能会在卤水中加入重金属离子。
[0004]中国专利CN 102849756 A公开一种硫酸钠型卤水的提硝方法及装置，其顺次包括以下步骤：原料卤水的杀菌和储存、化学沉淀法去除钙、镁等高价金属离子、管式薄膜过滤器净化卤水、活性炭净化卤水、纳滤膜分离浓缩、冷冻提硝、硝浆固液分离，生产芒硝。
[0005]中国专利CN 105905927 A公开一种芒硝型卤水去除锶元素的卤水净化装置及方法，卤水净化装置主要包括反应桶等沉降装置和膜分离器，离子交换装置。采用该装置去除芒硝型卤水锶元素的方法为：通过沉降装置除去液体盐中大部分钙镁锶等离子杂质，膜分离器除去芒硝型卤水中的少部分钙、镁离子，离子交换装置可以有效去除液体盐中微量的锶离子。
[0006]上述两个专利虽然对卤水具有一定的净化作用，但是无法对卤水中含有的有机物进行有效的处理。
[0007]目前，亟需提供一种净化效率高、对卤水无污染的用于卤水净化的催化反应器。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种用于卤水净化的催化反应器，具有净化效率高、对卤水无污染的优点，并且多孔材料可同时将卤水中的其它金属离子脱除，达到卤水脱色的目的；本专利技术同时提供了用于卤水净化的催化反应器的应用。
[0009]本专利技术所述的用于卤水净化的催化反应器，包括管式反应器，管式反应器内装填有负载多孔碳催化剂的多孔材料。
[0010]所述的多孔材料为大孔硅胶、玻璃纤维、泡沫石、堇青石或泡沫不锈钢中的一种或几种。
[0011]所述的负载多孔碳催化剂的多孔材料的制备方法是多孔材料在含有铁离子的溶液中浸渍后，烘干；在惰性气体气氛下，向烘干后的多孔材料中通入有机气体进行反应，清洗，烘干，即得。
[0012]所述的含有铁离子的溶液为FeCl2溶液、FeCl3溶液、FeSO4溶液或Fe(NO3)3溶液中的一种或两种，含有铁离子的溶液的浓度为0.01
‑
5mol/L，浸渍时间为1
‑
100h；惰性气体为氦气、氖气或氩气中的一种，有机气体为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯或二甲醚中的一种或几种，有机气体的流速为10
‑
500mL/min，反应温度为300
‑
1200℃，反应时间为1
‑
24h。
[0013]所述的负载多孔碳催化剂的多孔材料的制备方法具体是首先将多孔材料在含有铁离子的溶液中浸渍后，放入烘箱中烘干，然后将烘干的多孔材料放入管式炉中，在惰性气体气氛中通入有机气体进行反应，有机气体在多孔材料上沉积，在多孔材料的孔隙中生成孔径更小的多孔碳，用去离子水将可溶化合物或未牢固多孔碳洗除，然后将洗净的负载多孔碳催化剂的多孔材料烘干，获得负载多孔碳催化剂的多孔材料。
[0014]多孔材料在含有铁离子的溶液中浸渍后，铁离子会进入到多孔材料的孔隙中，从而提供更多的催化活性位，当通入有机气体后，有机气体会吸附在铁离子上，经过高温碳化反应后，有机气体会在铁离子上碳化生长，最终在多孔材料的孔隙中生成孔径更小的多孔碳。
[0015]所述的负载多孔碳催化剂的多孔材料的制备方法是多孔材料在含有有机物的水溶液中浸渍，加热反应，清洗，烘干，即得。
[0016]所述的有机物为葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、寡糖、尿素或三聚氰胺中的一种或几种，含有有机物的水溶液的浓度为0.01
‑
5mol/L，浸渍时间为1
‑
100h，反应时间为1
‑
5min。
[0017]所述的负载多孔碳催化剂的多孔材料的制备方法具体是将多孔材料在含有有机物的水溶液中浸渍，在微波炉中加热1
‑
5min，在多孔材料的孔隙中生成孔径更小的多孔碳，用去离子水将可溶化合物或未牢固多孔碳洗除，然后将洗净的负载多孔碳催化剂的多孔材料烘干，获得负载多孔碳催化剂的多孔材料。
[0018]所述的管式反应器的直径为5
‑
10cm，长径比为5
‑
100：1；负载多孔碳催化剂的多孔材料在管式反应器中的装填高度为管式反应器高度的50
‑
95％。
[0019]本专利技术所述的用于卤水净化的催化反应器的应用是向用于卤水净化的催化反应器中通入卤水和含臭氧的气体进行处理，即得。
[0020]所述的处理时间为5
‑
300min。
[0021]所述的含臭氧的气体的流量为0.4
‑
50L/min，含臭氧的气体中臭氧含量为0.5
‑
20vol％。
[0022]本专利技术所述的用于卤水净化的催化反应器的应用具体是将负载多孔碳催化剂的多孔材料装填到管式反应器中，然后在反应器底部通入含臭氧的气体，上部通入需净化处理的卤水，进行卤水的处理。
[0023]本专利技术可用于高COD卤水的净化处理，净化后的卤水可用于生产精盐、雪花盐、漏斗晶盐、烤盐。
[0024]本专利技术中负载的多孔碳催化剂可催化臭氧氧化处理卤水，将有机物、细菌、藻类和
病毒彻底氧化或变性，将有机物通过彻底氧化为无机物或过滤分离，达到净化卤水的目的。
[0025]本专利技术是在多孔材料上吸附碳材料前驱体，通过碳化制备一种多孔碳催化剂，多孔材料上负载的多孔碳催化剂对臭氧进行催化氧化生成氧化能力更强的羟基自由基，产生的羟基自由基将原卤水中的细菌、小分子有机物进行彻底氧化或变性，从而使其从卤水中析出、分离、去除；同时多孔材料可以将卤水中的其它金属离子脱除，达到卤水脱色的目的。
[0026]本专利技术中负载的多孔碳催化剂催化臭氧生成羟基自由基，大大提高了处理效率，因此可用于食盐卤水的净化和精制。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于卤水净化的催化反应器，包括管式反应器，其特征在于管式反应器内装填有负载多孔碳催化剂的多孔材料。2.根据权利要求1所述的用于卤水净化的催化反应器，其特征在于所述的多孔材料为大孔硅胶、玻璃纤维、泡沫石、堇青石或泡沫不锈钢中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的用于卤水净化的催化反应器，其特征在于所述的负载多孔碳催化剂的多孔材料的制备方法是多孔材料在含有铁离子的溶液中浸渍后，烘干；在惰性气体气氛下，向烘干后的多孔材料中通入有机气体进行反应，清洗，烘干，即得。4.根据权利要求3所述的用于卤水净化的催化反应器，其特征在于所述的含有铁离子的溶液为FeCl2溶液、FeCl3溶液、FeSO4溶液或Fe(NO3)3溶液中的一种或两种，含有铁离子的溶液的浓度为0.01
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5mol/L，浸渍时间为1
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100h；惰性气体为氦气、氖气或氩气中的一种，有机气体为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯或二甲醚中的一种或几种，有机气体的流速为10
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500mL/min，反应温度为300
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1200℃，反应时间为1
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24h。5.根据权利要求1所述的用于卤水净化的催化反应器，其特征在于所述的负载多孔碳催化剂的多孔材料的制备方法是多孔材料在含有有机物的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：周理龙，郑熳，甄崇礼，李正杰，韩继龙，曹雪普，刘润静，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：