一种在微通道反应器中负载羟基氧化镍的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及微通道反应器领域，公开了一种在微通道反应器中负载羟基氧化镍的方法及其应用。该方法包括以下步骤：将反应物和防絮凝液通入微通道反应器中的微通道内，并在微通道内形成间隔分布的反应物段和防絮凝液段，所述反应物包括含有二价镍离子的溶液和氧化剂；反应物在微通道内进行氧化还原反应生成羟基氧化镍，获得装有羟基氧化镍悬浊液的微通道反应器；对装有羟基氧化镍悬浊液的微通道反应器进行烧结。本发明专利技术将羟基氧化镍负载到微通道中，并在负载过程采用反应物和防絮凝液在微通道内间隔分布的方式，能够提高羟基氧化镍的催化性能，当用于去除废水中的余氯时，具有较高的降解效率，能实现余氯的彻底去除。能实现余氯的彻底去除。能实现余氯的彻底去除。

【技术实现步骤摘要】
一种在微通道反应器中负载羟基氧化镍的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及微通道反应器领域，尤其涉及一种在微通道反应器中负载羟基氧化镍的方法及其应用。

技术介绍

[0002]对于含有COD的工业废水，目前通常是通过添加氧化剂的方法来进行降解处理。NaClO作为常见的氧化剂经常被用于深度氧化环节。但是NaClO反应尾液中余氯高的问题给处理水的下游使用处理带来了难题，例如，下游水处理膜的功能层由聚酰胺材料制备而成，该材料对溶液中有效氯的耐性非常低，容易被降解造成分离性能下降，因此水处理膜对于进水水质中的余氯含量要求严格。
[0003]专利CN201710110785.1公开了一种电镀含镍废水的处理方法，其中提到，采用羟基氧化镍作为催化剂，能够加速次氯酸根转化为自由基。不过，当将羟基氧化镍粉末直接用于催化废水中的余氯降解时，能在一定程度上去除余氯，但催化剂在使用后回收和重复利用难度较大；而将羟基氧化镍负载到载体上，虽然能够解决催化剂回收和重复利用的问题，但易造成催化性能大幅下降。

技术实现思路

[0004]为了解决羟基氧化镍负载后易造成催化性能大幅下降的技术问题，本专利技术提供了一种在微通道反应器中负载羟基氧化镍的方法及其应用。本专利技术采用特殊工艺将羟基氧化镍负载到微通道反应器中，能确保其催化性能，当用于去除废水中的余氯时，具有较高的降解效率，能实现余氯的彻底去除。
[0005]本专利技术的具体技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种在微通道反应器中负载羟基氧化镍的方法，包括以下步骤：(1)将反应物和防絮凝液通入微通道反应器中的微通道内，并在微通道内形成间隔分布的反应物段和防絮凝液段，所述反应物包括含有二价镍离子的溶液和氧化剂；反应物在微通道内进行氧化还原反应生成羟基氧化镍，获得装有羟基氧化镍悬浊液的微通道反应器；(2)对装有羟基氧化镍悬浊液的微通道反应器进行烧结，获得负载有羟基氧化镍的催化微通道反应器。
[0006]本专利技术中，在微通道内负载上羟基氧化镍(NiOOH)的机理如下：将含二价镍离子的溶液和氧化剂通入微通道中后，二价镍离子与氧化剂发生氧化还原反应，在微通道内形成羟基氧化镍悬浊液，羟基氧化镍被吸附到微通道的内表面上，而后进行烧结，能够使羟基氧化镍在微通道内表面上形成稳定固载。
[0007]本专利技术团队关注到，在负载过程中，微通道内形成的羟基氧化镍悬浊液易发生絮凝，造成负载到微通道中的羟基氧化镍粒径较大，比表面积较小，进行导致其催化性能较
差。为了解决上述技术问题，本专利技术采用反应物和防絮凝液在微通道内间隔分布的方式，利用防絮凝液将反应物分隔成小段，能够防止羟基氧化镍絮凝。
[0008]采用上述方式将羟基氧化镍负载到微通道内，能够利用液体在微通道内流动时与通道壁直接优良的接触面积，以及羟基氧化镍较小的粒径(纳米级)，确保羟基氧化镍具备较好的催化性能。
[0009]作为优选，步骤(1)中，所述防絮凝液为电子氟化液。
[0010]作为优选，步骤(1)中，所述反应物段的长度为2.5～3.5mm。
[0011]当反应物段的长度过大时，防絮凝液难以发挥有效的防止羟基氧化镍絮凝的作用，会造成羟基氧化镍的催化性能较差。
[0012]作为优选，步骤(1)中，所述微通道反应器包括微通道；所述微通道的进口端与第一进液管、第二进液管和第三进液管相连；所述微通道的出口端与出液管相连；所述含有二价镍离子的溶液、氧化剂和防絮凝液分别通过第一进液管、第二进液管和第三进液管通入微通道内。
[0013]作为优选，步骤(1)中，所述将反应物和防絮凝液通入微通道反应器中的微通道内，并在微通道内形成间隔分布的反应物段和防絮凝液段的具体过程包括以下步骤：将含有二价镍离子的溶液、氧化剂和防絮凝液分别以0.1～0.7mL/min、0.1～0.7mL/min和0.2～1.4mL/min的流速通入微通道内。
[0014]作为优选，步骤(1)中，所述氧化剂为NaClO溶液、H2O2溶液和O3中的一种或多种。
[0015]作为优选，步骤(1)中，所述含有二价镍离子的溶液中，二价镍离子的摩尔浓度为0.15～0.25mol/L，通入微通道内的流速为0.1～0.2mL/min；所述氧化剂是浓度为3.5～4.5wt％的NaClO溶液，或者是浓度为3.5～4.5wt％的H2O2溶液，或者是O3气体，通入微通道内的流速为0.1～0.2mL/min。
[0016]作为优选，循环重复步骤(1)到步骤(2)，至微通道内表面粗糙度Ra小于1.5μm。
[0017]当将负载有羟基氧化镍的催化微通道反应器用于去除废水中的余氯时，随着使用次数的增加，废水中的余氯和杂质逐渐附着到微通道的内表面上，覆盖羟基氧化镍，造成催化性能下降。而本专利技术通过控制负载羟基氧化镍后的微通道内表面粗糙度，能够提高羟基氧化镍负载层的耐污染性能，阻止废水中的余氯和杂质附着到微通道表面，从而防止催化剂失活，确保催化微通道反应器具备持续的降解性能。
[0018]进一步地，循环重复步骤(1)到步骤(2)共3次；在第2次进行步骤(1)到步骤(2)时，含有二价镍离子的溶液中二价镍离子的摩尔浓度为第1次时的4.5～5.5倍，含有二价镍离子的溶液和氧化剂的流速为第1次时的2.5～3.5倍；在第3次进行步骤(1)到步骤(2)时，含有二价镍离子的溶液中二价镍离子的摩尔浓度为第2次时的0.1～0.2倍，含有二价镍离子的溶液和氧化剂的流速为第2次时的0.45～0.55倍。
[0019]在第2次进行反应
‑
烧结时，将反应物的浓度和流速提高一定倍数，能够在微通道内形成具有较高悬浊度的溶液，有利于使负载量迅速提升，加强烧结后的催化剂强度；在第3次进行反应
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烧结时，将反应物的浓度和流速降低一定倍数，能够使微通道内形成的羟基氧化镍具有较小的粒径，有利于填充催化剂表层的孔隙，降低微通道内表面粗糙度。通过上述方法，能够较少的反应
‑
烧结次数，使微通道内负载上较多的羟基氧化镍，并降低微通道内表面粗糙度，使催化微通道反应器在持续多次使用期间能够维持较好的催化性能。
[0020]进一步地，所述氧化剂为溶液；在第2次进行步骤(1)到步骤(2)时，将氧化剂的浓度为第1次时的4.5～5.5倍；在第3次进行步骤(1)到步骤(2)时，氧化剂的浓度为第2次时的0.1～0.2倍。
[0021]进一步地，在第1次进行步骤(1)到步骤(2)时，所述含有二价镍离子的溶液中，二价镍离子的摩尔浓度为0.15～0.25mol/L，通入微通道内的流速为0.1～0.2mL/min，所述氧化剂是浓度为3.5～4.5wt％的NaClO溶液，或者是浓度为3.5～4.5wt％的H2O2溶液，或者是O3气体，通入微通道内的流速为0.1～0.2mL/min。
[0022]作为优选，在步骤(1)之前，对微通道反应器进行活化处理，使微通道的内表面羟基化。
[0023]利用微通道内表面上的羟基，能够促进羟基氧化镍吸附到微通道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在微通道反应器中负载羟基氧化镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将反应物和防絮凝液通入微通道反应器中的微通道内，并在微通道内形成间隔分布的反应物段和防絮凝液段，所述反应物包括含有二价镍离子的溶液和氧化剂；反应物在微通道内进行氧化还原反应生成羟基氧化镍，获得装有羟基氧化镍悬浊液的微通道反应器；（2）对装有羟基氧化镍悬浊液的微通道反应器进行烧结，获得负载有羟基氧化镍的催化微通道反应器。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述防絮凝液为电子氟化液。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述反应物段的长度为2.5~3.5mm。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述微通道反应器包括微通道；所述微通道的进口端与第一进液管、第二进液管和第三进液管相连；所述微通道的出口端与出液管相连；所述含有二价镍离子的溶液、氧化剂和防絮凝液分别通过第一进液管、第二进液管和第三进液管通入微通道内。5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述将反应物和防絮凝液通入微通道反应器中的微通道内，并在微通道内形成间隔分布的反应物段和防絮凝液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，秦靖，楼科侠，姜丹，叶力，张冰杰，张达，
申请(专利权)人：宁波九胜创新医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：