水钠锰矿型二氧化锰在低温催化分解甲硫醇中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水钠锰矿型二氧化锰在低温催化分解甲硫醇中的应用，所述水钠锰矿型二氧化锰是将高锰酸钾和草酸铵溶解在去离子水中，并搅拌混匀，然后在80

【技术实现步骤摘要】
水钠锰矿型二氧化锰在低温催化分解甲硫醇中的应用


[0001]本专利技术属于热催化
，具体涉及一种低温催化分解甲硫醇的水钠锰矿催化剂的制备方法及其应用

技术介绍

[0002]甲硫醇是一种具有烂菜心味道的典型含硫挥发性有机污染物，其具有极低的嗅觉阈值，为0.0021 ppm。甲硫醇广泛存在于石油工业、污水/废水处理厂和卫生填埋场中，其浓度在数十到数百ppm之间，高浓度甲硫醇会毒害人体神经系统，引起酸雨，腐蚀反应器，使化学工业中的催化剂失活。随着我国环保力度的深入，加强甲硫醇尾气处理和防范显得刻不容缓，因此对于工业生产过程中的甲硫醇尾气治理的研究工作具有重要的现实意义。
[0003]目前关于甲硫醇的去除方法有：吸附法、化学吸收法、生物法及催化分解法等，其中催化分解法被认为是目前最适宜的脱除方法，其具有转化效率高、成本低、能将污染性的甲硫醇转化为CH4、CO等含碳化工产品，因而成为当下环境领域的研究热点。近年来，铈基催化剂、分子筛及其改性催化剂常被用作甲硫醇催化分解的催化剂。但是它们仍然存在许多缺点，如：易积碳失活、分解温度高等。因此，为实现甲硫醇的高效去除，寻求一种制备方法简单、活性更好、能耗更低的催化剂是关键。
[0004]不仅如此，在褐煤气化过程中，不可避免会产生大量的水分子，水分子的存在对催化剂起着关键的作用。此前在挥发性有机污染（VOCs）的研究中表明，水分子的存在影响催化反应的进行，如水分子的存在有可能会促进反应的进行进而利于污染物的去除，但在一些反应中水分子的存在也会抑制催化反应的进行使得催化剂快速失活。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种水钠锰矿型二氧化锰在低温催化分解甲硫醇中的应用，所述水钠锰矿型二氧化锰通过简单的水热合成法合成，有很好的低温分解甲硫醇的效果。本专利技术水钠锰矿型二氧化锰具有制备方法简单、成本低廉、制作时间短、耗能少、低温催化效果好等特点。
[0006]本专利技术中水钠锰矿型二氧化锰是将高锰酸钾和草酸铵溶解在去离子水中，并搅拌混匀，然后在80℃
‑
100℃下反应22
‑
26h，反应产物经离心收集沉淀，沉淀洗涤干燥制得。
[0007]所述高锰酸钾的用量为18
‑
22mmol，草酸铵用量为8
‑
12mmol，混合搅拌时间为1
‑
3h，洗涤次数为2
‑
4次，干燥是在100
‑
110℃处理11
‑
13h。
[0008]上述方法具体操作时，是将含50
‑
10000ppm甲硫醇的气体（N2）通入装有水钠锰矿型二氧化锰的反应器中，在30
‑
400℃、空速1000
‑
100000 h
‑1下反应，实现甲硫醇的分解。
[0009]本专利技术另一目的是将上述水钠锰矿型二氧化锰在H2O存在条件下，对甲硫醇进行催化分解，其中H2O在待处理气体中的体积含量为20
‑
50%。
[0010]与现有技术比，本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术水钠锰矿型二氧化锰制备方法简单，成本低廉，制备时间短；
（2）本专利技术水钠锰矿型二氧化锰使用时能耗低，能在低温（30℃）下将甲硫醇完全催化分解；（3）实际工业条件中，会存在大量的水分子，在水分子的存在下，本专利技术制得的水钠锰矿型二氧化锰能在不同湿度下对甲硫醇进行催化分解，相对湿度为20%时，水钠锰矿型二氧化锰能在100h内不失活。
附图说明
[0011]图1为实施例1制备的水钠锰矿型二氧化锰催化剂的HRTEM图，其中A图为1μm的电镜图，B图为50nm的电镜图；图2为实施例1制备的水钠锰矿型二氧化锰催化剂的XRD图；图3为实施例1制备的水钠锰矿型二氧化锰催化剂催化分解甲硫醇（100 ppm）的活性图；图4为实施例1制备的水钠锰矿型二氧化锰催化剂催化分解甲硫醇的再生对比图；图5为实施例2制得的水钠锰矿型二氧化锰催化剂催化分解甲硫醇（5000 ppm）的活性图；图6为水钠锰矿型二氧化锰、α
‑
MnO2、β
‑
MnO2的XRD图；图7为水钠锰矿型二氧化锰、α
‑
MnO2、β
‑
MnO2的形貌图；图8为实施例3中水钠锰矿型二氧化锰与其他氧化锰在不同温度下对甲硫醇的催化活性对比图；图9为在不同湿度条件下水钠锰矿型二氧化锰对甲硫醇催化分解的稳定性结果。
具体实施方式
[0012]以下实施例用于进一步说明本专利技术，但不应理解为对本专利技术的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内，若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
[0013]（1）水钠锰矿型二氧化锰的制备将20mmol高锰酸钾和10mmol草酸铵溶解在80mL去离子水中搅拌2h，将所得的混合物在100mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中90℃反应24h，反应后离心收集沉淀并用去离子水洗涤4次，洗涤后产物在105℃下干燥12 h制得水钠锰矿型二氧化锰；对水钠锰矿型二氧化锰催化剂进行SEM和HRTEM分析，结果如图1所示，从图1A可以看出，合成的MnO2为蓬松多孔结构；从图1B可以清晰的看到合成的氧化锰晶格条纹杂乱无章，说明了它的结晶度较低，进一步证明了合成的MnO2拥有更多缺陷结构，这对甲硫醇的催化分解有着重要影响；对水钠锰矿型二氧化锰催化剂进行XRD分析，结果如图2所示，从图中可以看到，催化剂的衍射峰的位置大约在~12.1
°
、~25.3
°
、~37.0
°
、~65.8
°
，分别对应于水钠锰矿（JCPDS No.80
–
1098）的(001)、(002)、(100)和(110)晶面，并且从XRD图谱中可以看出特征峰的峰宽
且弱，这表明合成的催化剂的结晶度较低。一般来说，较低的结晶度反应了催化剂上有更多的缺陷，这有利于催化反应的进行。
[0014]（2）水钠锰矿型二氧化锰催化分解甲硫醇实验，同时以市购氧化锰作为对照甲硫醇催化分解反应实验条件为：将水钠锰矿型二氧化锰筛分至40~60目，装填在反应器内，催化剂填装量为0.1g，进料总空速为6500h
‑1，反应体系压力为常压，温度范围为30
‑
400℃，甲硫醇气体浓度为100ppm；稳定性及再生实验条件为：温度为30℃，空速为40000h
‑1，催化剂填装量为0.1g，甲硫醇气体浓度为100ppm；其它实验条件与分解实验一致；催化分解甲硫醇（100 ppm）结果如图3所示，结果显示，本专利技术所制备的水钠锰矿型二氧化锰具有非常好的催化分解效果，在30
‑
400℃温度范围内，甲硫醇的转化率皆为100%，然而普通的商业氧化锰在温度高于350℃时，甲硫醇的转化率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水钠锰矿型二氧化锰在低温催化分解甲硫醇中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：水钠锰矿型二氧化锰是将高锰酸钾和草酸铵溶解在去离子水中，并搅拌混匀，然后在80 ℃
‑
100 ℃下反应22
‑
26 h，反应产物经离心收集沉淀，沉淀洗涤干燥制得。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：高锰酸钾的用量为18
‑
22 mmol，草酸铵用量为8
‑
12 mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗永明，苏红，刘江平，龚陈浩，胡亚楠，熊家芹，管鑫，侯绍天，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：