【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境，涉及一种气相还原负载型锰氧化物催化剂及其制法与装置和应用，其中，负载型锰氧化物催化剂包括负载型锰氧化物气相热催化剂和臭氧催化剂，装置为负载型锰氧化物催化剂制备和应用一体化装置。
技术介绍
1、催化剂在环境治理等领域具有非常重要的地位，催化剂的性能决定于催化材料和催化剂结构形貌。锰氧化物以其低廉的价格，高的催化性能，合成简单等优点，已经用于热催化、臭氧催化氧化和类芬顿催化氧化等(anovel strategy to adjust the oxygenvacancy of cuo/mno2catalysts toward the catalytic oxidation of toluene，weiliu，等fuel 312(2022)122975；mno2形貌调控及其耦合低温等离子体降解三氯乙烯实验研究，李育，2023)。目前，锰氧化物的合成方法主要有高锰酸钾还原法、水热法、共沉淀法等(α、δ-mno2的制备及对邻二甲苯深度催化氧化的研究，黄夏青，2014；纳米α-mno2的制备及对邻二甲苯深度催化氧化性能研究，李赛，2012；双氧水还原高锰酸钾法制备氧化锰及对苯酚降解的研究，欧阳南琪，2020；四方体形貌的α-mno2的制备及对邻二甲苯催化氧化的性能研究_胡晶媛，2015)。同时，催化剂的尺寸和结构对催化性能影响非常大，细小尺寸和特殊形貌和结构的催化剂，会展示非常优异的催化性能，但是细小尺寸的催化剂，使用时回收困难，一般需要负载到多孔载体上(2017103616964一种乙二醇还原制备草酸酯催化剂的制备方法及应
2、对于相同物质，气相会比液相和固相具有更加优异的扩散性能，因而，气相还原法在化工催化剂合成领域已有应用，普遍采用氢气或一氧化碳等还原性强的气体，将金属离子还原为高分散性的金属，负载于载体上，制备高性能化工合成催化剂(2016800679325负载于玻璃泡沫载体上的金属纳米粒子以及用于化学反应催化的用途，2018112236070一种用于苯与甲醇烷基化反应的催化剂及其制备方法，2019110715785一种负载型铂基核壳催化剂及其制备方法，2021110483380安全性多孔镍催化剂活性恢复的方法，2023107436699燃料电池用碳载体及其铂基催化剂的制备和应用，2022116169599一种利用有机硅废触体气相还原制备三元铜催化剂的方法)。但是采用氢气或一氧化碳为还原剂还原制备二氧化锰等得到均一的二氧化锰催化剂很困难；虽然有报道用醇类、胺或酚类等有机物作为还原剂，还原高锰酸钾制备二氧化锰催化剂，能得到二氧化锰，但是，液相还原生成二氧化锰过程中，锰离子会进入液相，无法实现有效均匀固载于多孔载体上，同时产生含锰和有机物废液，存在二次污染；若用气相反应，受有机气体分子流动及高锰酸钾与有机物接触不充分及器壁效应的影响，还原不均匀，品质不均一，生成的锰氧化物负载仍不牢固。同时，利用气相还原法多孔材料为载体还会因载体孔道内空气表面张力，导致催化剂或催化剂原材料进入孔道深处困难，在多孔材料孔道深处无法负载或负载不均匀，催化剂催化能力受到影响。另一方面，催化剂制备和使用需用两套专门设备，操作复杂繁琐，成本高。在使用过程中，反应产物也会沉积在颗粒表面，堵住孔道开口，造成催化剂催化能力迅速下降。这些都限制负载型锰氧化物在废水、废气治理实践中的应用。
技术实现思路
1、为了解决负载型锰氧化物催化剂合成和使用问题，本专利技术公开了气相还原负载型锰氧化物催化剂及其制法与装置和应用，通过装置的设计实现气相还原负载型锰氧化物催化剂和制备和应用一体化，操作过程简单，成本低，制备的气相还原负载型锰氧化物催化剂在废水、废气治理中有很好的治理效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术的气相还原负载型锰氧化物催化剂的生产使用一体化装置，包括密封反应罐，密封反应罐内设置有分布盘，将密封反应罐一端形成导流叶轮室，另一端形成反应滚筒室，在导流叶轮室设置有导流叶轮；在反应滚筒室设置有反应滚筒，在反应滚筒和密封反应罐形成的空隙内设置有加热器；在导流叶轮室设置有进气液口，进气液口一端连接进气液管，进气液管延伸至进气液口的端口连接喷嘴，进气液管的另一端分别和进液支路和进气支路连接，进气支路上设置有正负离子反应腔；在反应滚筒室一端设置有排气液口和排液口。
4、所述的密封反应罐采用耐压耐腐蚀材料制成，形成u型密封反应罐腔，u型密封反应罐腔的开口侧设置有密封盖门；在密封反应罐和反应滚筒之间的加热器和加热控制器连接，用于控制加热的温度；在密封反应罐上部设置有排气液口，排气液口位于密封反应罐腔的最高点，排气液口连通排气液管，排气液管上设置有排气液阀，并和排气液泵连接；在密封反应罐下部设置有排液口，排液口位于密封反应罐罐腔的最低处，排液口连通排液管，排液管上设置有排液阀，并和排液泵连接；
5、所述的密封反应罐配置有位于密封反应罐腔中轴方向的转轴，自由转动的转轴贯穿导流叶轮室和反应滚筒室；在密封反应罐靠近导流叶轮室的表面外端设置有侧壁轴承，在密封反应罐靠近密封盖门的内壁上连接转轴支架，并设置对应支架轴承；转轴的两端分别架设在侧壁轴承和支架轴承上；侧壁轴承上连接有备用辅助电机，反应滚筒固定在转轴上，并且以转轴为中心自由转动；反应滚筒轴向两端的表面设置有多孔网板，并且在靠近导流叶轮一端的多孔网板的表面和反应滚筒的最外侧表面不重合，位于反应滚筒的里侧，从而形成一圈滚筒导流环，另一侧设置的为可开闭的多孔网板，所述的可开闭的多孔网板和反应滚筒端面平齐；
6、进一步的，所述的导流叶轮位于反应滚筒进气液端的外侧，导流叶轮包括多片狭长形扇叶，狭长形扇叶以同向弯曲的形态均匀分布并固定在转轴上，每片狭长形扇叶的面均与转动形成的平面垂直，转动形成的平面和转轴垂直；反应滚筒和导流叶轮均固定在转轴上，反应滚筒和导流叶轮同步自由转动；
7、反应滚筒和导流叶轮之间设置有分布盘，分布盘远离导流叶轮的一侧设置有分布盘导流环，分布盘导流环的直径小于滚筒导流环的直径；且分布盘导流环和滚筒导流环同心，分布盘在形成分布盘导流环的内部上设置有分布孔，分布盘垂直于转轴，不随转轴转动，进一步的，分布盘的外壁固定在密封反应罐的内壁上，将密封反应罐腔一端形成导流叶轮室，另一端形成反应滚筒室。
8、密封反应罐一端设置的进气液口连接有进气液管，进气液管插入密封反应罐导流叶轮室的一端设置有喷嘴，喷嘴连接喷嘴调节器，用于调整喷嘴的开口大小和朝向角度。通过调整喷嘴的开口大小和朝向角度推动导流叶轮转动，带动反应滚筒转动，并在导流叶轮的导流下，使得流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气相还原负载型锰氧化物催化剂的生产使用一体化装置，其特征在于，包括密封反应罐，密封反应罐内设置有分布盘，将密封反应罐一端形成导流叶轮室，另一端形成反应滚筒室，在导流叶轮室设置有导流叶轮；在反应滚筒室设置有反应滚筒，在反应滚筒和密封反应罐形成的空隙内设置有加热器；在导流叶轮室设置有进气液口，进气液口一端连接进气液管，进气液管延伸至进气液口的端口连接喷嘴，进气液管的另一端分别和进液支路和进气支路连接，进气支路上设置有正负离子反应腔；在反应滚筒室一端设置有排气液口和排液口。
2.根据权利要求1所述的气相还原负载型锰氧化物催化剂的生产使用一体化装置，其特征在于，所述的密封反应罐采用耐压耐腐蚀材料制成，形成U型密封反应罐腔，U型密封反应罐腔的开口侧设置有密封盖门；在密封反应罐和反应滚筒之间的加热器和加热控制器连接，用于控制加热的温度；在密封反应罐上部设置有排气液口，排气液口位于密封反应罐腔的最高点，排气液口连通排气液管，排气液管上设置有排气液阀，并和排气液泵连接；在密封反应罐下部设置有排液口，排液口位于密封反应罐罐腔的最低处，排液口连通排液管，排液管上设置有排液阀，并和
3.根据权利要求1或2所述的气相还原负载型锰氧化物催化剂的生产使用一体化装置，其特征在于，所述的导流叶轮包括多片狭长形扇叶，狭长形扇叶以同向弯曲的形态均匀分布并固定在转轴上，每片狭长形扇叶的面均与转动形成的平面垂直，转动形成的平面和转轴垂直；反应滚筒和导流叶轮均固定在转轴上，反应滚筒和导流叶轮同步自由转动；
4.根据权利要求1或2所述的气相还原负载型锰氧化物催化剂的生产使用一体化装置，其特征在于，所述的喷嘴连接喷嘴调节器，用于调整喷嘴的开口大小和朝向角度；
5.一种气相还原负载型锰氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项所述的生产使用一体化装置进行制备的方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的气相还原负载型锰氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述的S1中，将催化剂载体清洗、烘干的过程采用以下步骤：
7.根据权利要求5所述的气相还原负载型锰氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，所述的S1中，所述的催化剂载体选用多孔氧化铝球、分子筛球、活性炭球中的一种或几种；
8.一种负载型锰氧化物催化剂，其特征在于，采用权利要求5-7任意一项所述的制备方法制得。
9.权利要求8所述的负载型锰氧化物催化剂的应用，采用权利要求1-4任意一项所述的生产使用一体化装置进行使用，包括气体净化使用或有机废水处理使用；对气体净化率达到100％，对有机废水CODCr去除率达到40％～86％，B/C值比有机废水原B/C值提高0.36～0.42。
10.根据权利要求9所述的负载型锰氧化物催化剂的应用，其特征在于，所述的气体净化使用，根据净化的类型，分为热催化、负离子协同催化、臭氧催化氧化，每个类型，包括以下使用步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种气相还原负载型锰氧化物催化剂的生产使用一体化装置，其特征在于，包括密封反应罐，密封反应罐内设置有分布盘，将密封反应罐一端形成导流叶轮室，另一端形成反应滚筒室，在导流叶轮室设置有导流叶轮；在反应滚筒室设置有反应滚筒，在反应滚筒和密封反应罐形成的空隙内设置有加热器；在导流叶轮室设置有进气液口，进气液口一端连接进气液管，进气液管延伸至进气液口的端口连接喷嘴，进气液管的另一端分别和进液支路和进气支路连接，进气支路上设置有正负离子反应腔；在反应滚筒室一端设置有排气液口和排液口。
2.根据权利要求1所述的气相还原负载型锰氧化物催化剂的生产使用一体化装置，其特征在于，所述的密封反应罐采用耐压耐腐蚀材料制成，形成u型密封反应罐腔，u型密封反应罐腔的开口侧设置有密封盖门；在密封反应罐和反应滚筒之间的加热器和加热控制器连接，用于控制加热的温度；在密封反应罐上部设置有排气液口，排气液口位于密封反应罐腔的最高点，排气液口连通排气液管，排气液管上设置有排气液阀，并和排气液泵连接；在密封反应罐下部设置有排液口，排液口位于密封反应罐罐腔的最低处，排液口连通排液管，排液管上设置有排液阀，并和排液泵连接；
3.根据权利要求1或2所述的气相还原负载型锰氧化物催化剂的生产使用一体化装置，其特征在于，所述的导流叶轮包括多片狭长形扇叶，狭长形扇叶以同向弯曲的形态均匀分布并固定在转轴上，每片狭长形扇叶的面均与转动形成的平面垂直，转动形成的平面和转轴垂直；反应滚...
【专利技术属性】
技术研发人员：张东，蔡元昕，杨明霏，陈宇婷，徐文迪，张经铭，刘志江，姜承志，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：
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