一種降解雙氧水用催化劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于催化降解工藝技術領域，具體涉及一種降解雙氧水用催化劑及其制備 方法和應用。
【背景技術】
[0002] 雙氧水法制環氧丙烷工藝（HPPO工藝）是近幾年剛開始工業化的先進技術，該工 藝是一種環境友好型清潔生產工藝，具有市場、經濟、生態環境等方面的優勢，必將取代國 內仍大量使用、環境污染嚴重、技術落后的氯醇法環氧丙烷工藝。但是，HPPO工藝中須用到 大量的雙氧水，并且甲醇溶劑需要回收循環利用，回收溶劑過程中殘留的雙氧水會分解產 生氧氣，氧氣會逐漸的累積，存在嚴重的安全隱患。
[0003] 由于化學工業中用到大量的雙氧水，雙氧水會自然分解產生氧氣，含有雙氧水的 溶劑在回收利用過程中都存在安全隱患。因此，亟需提出一種安全、高效降解雙氧水的催化 降解技術。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種降解雙氧水 用催化劑。該催化劑具有非常高的催化活性和穩定性，能夠安全、高效催化降解有機溶劑 和無機溶劑中的雙氧水，使之轉化成水，不產生氧氣，轉化率大于99. 5% ;并且該催化劑單 次使用壽命不低于2000小時，催化劑可再生，再生5次仍然具有較高的催化活性和穩定 性；利用該催化劑催化加氫降解雙氧水的效率極高，溶劑的體積空速高達lOmL/gcat/hr~ 10OmT,/gcat/hr〇
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種降解雙氧水用催化劑，其特 征在于，包括活性炭載體，以及負載于活性炭載體上的PcU金屬M 1和金屬M2，所述催化劑中 Pd的質量百分含量為0. 3%~1. 5%，金屬M1的質量百分含量為0. 1%~1%，金屬M2的質 量百分含量為〇. 05%~2% ;所述金屬札為Pt、Ru或Sn，所述金屬M2S K、Ag或Ce。
[0006] 上述的一種降解雙氧水用催化劑，其特征在于，所述催化劑中Pd的質量百分含量 為0. 5%~1.2%，金屬M1的質量百分含量為0. 1%~0. 6%，金屬M 2的質量百分含量為 0· 7%~1. 5%〇
[0007] 上述的一種降解雙氧水用催化劑，其特征在于，所述催化劑中Pd的質量百分含量 為0. 9%，金屬M1的質量百分含量為0. 3%，金屬M2的質量百分含量為I. 1%。
[0008] 上述的一種降解雙氧水用催化劑，其特征在于，所述活性炭載體的平均粒徑為 I. 5mm~2. 8mm，所述活性炭載體的比表面積為910m2/g~1680m2/g。
[0009] 另外，本發明還提供了一種制備上述催化劑的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0010] 步驟一、將Pd的前驅體與金屬M1的前驅體溶解于硝酸中并混合均勻，得到溶液A， 然后將活性炭載體浸沒于溶液A中，在溫度為65°C~70°C的條件下超聲處理2h~3h，自然 冷卻后過濾，得到固體物料A ;所述Pd的前驅體為Pd的鹽酸鹽或Pd的硝酸鹽，所述金屬M1 的前驅體為金屬M1的鹽酸鹽或金屬M i的硝酸鹽；
[0011] 步驟二、將步驟一中所述固體物料A置于干燥箱中，先在溫度為30°C~50°C的條 件下干燥3h~5h，然后在溫度為90°C~IKTC的條件下干燥3h~5h，自然冷卻后得到負 載有Pd和金屬M 1的催化劑前驅體；
[0012] 步驟三、將金屬仏的前驅體溶解于硝酸中，得到溶液B，然后將步驟二中所述負載 有Pd和金屬M 1的催化劑前驅體浸沒于溶液B中，在溫度為45°C~50°C的條件下超聲處理 Ih~2h，自然冷卻后過濾，得到固體物料B ;所述金屬M2的前驅體為金屬M2的鹽酸鹽或金 屬M2的硝酸鹽；
[0013] 步驟四、將步驟三中所述固體物料B置于干燥箱中，先在溫度為40°C~60°C的條 件下干燥3h~5h，然后在溫度為IKTC~130°C的條件下干燥2h~4h，自然冷卻后得到負 載有PcU金屬M 1和金屬M 2的催化劑前驅體；
[0014] 步驟五、采用氫氣對步驟四中所述負載有PcU金屬M1和金屬M2的催化劑前驅體進 行還原處理，得到降解雙氧水用催化劑。
[0015] 上述的方法，其特征在于，步驟一與步驟三中所述硝酸的質量百分比濃度均為 0· 8%~1. 5%〇
[0016] 除此之外，本發明還提供了一種應用上述催化劑催化加氫降解雙氧水的方法，其 特征在于，包括以下步驟：
[0017] 步驟一、將催化劑裝填于固定床反應器中，然后向裝填有催化劑的固定床反應器 中通入氮氣，直至將固定床反應器中的空氣排凈為止；
[0018] 步驟二、對步驟一中裝填于固定床反應器中的催化劑進行活化處理，得到活化后 的催化劑；所述活化處理的具體過程為：向固定床反應器中通入氮氣稀釋的氫氣，在氮氣 稀釋的氫氣的流量Q滿足15m彡Q彡30m的條件下，將催化劑先以1°C /min~2°C /min的 升溫速率升溫至70°C~90°C后保溫0. 5h~I. 5h，再以0. 5°C /min~1°C /min的升溫速率 升溫至170°C~190°C后保溫2h~3h，然后以0. 5°C /min~1°C /min的升溫速率升溫至 210°C~230°C后保溫2h~3h，之后自然降溫至75°C~IKTC后保溫40min~50min ;所述 m為催化劑的質量，m的單位為g，Q的單位為mL/min ;
[0019] 步驟三、對含有雙氧水的原料液進行催化加氫降解雙氧水處理，具體過程為：將含 有雙氧水的原料液預熱至75°C~100°C，將氫氣預熱至75°C~95°C，然后向步驟二中裝填 有活化后的催化劑的固定床反應器中通入預熱后的氫氣和預熱后的原料液，在氫氣與原料 液中雙氧水的摩爾比為（30~60) : 1，體積空速為10mL/gcat/hr~100mL/gcat/hr的條 件下，利用催化劑對原料液中的雙氧水進行催化加氫降解，最后采用冷凝器對催化加氫降 解雙氧水后的原料液進行冷凝。
[0020] 上述的方法，其特征在于，步驟一中所述氮氣稀釋的氫氣中氫氣的體積百分含量 為35 %~40 %，余量為氮氣。
[0021] 上述的方法，其特征在于，步驟三中所述原料液中雙氧水的質量百分含量為 0· 05%~5%〇
[0022] 上述的方法，其特征在于，步驟三中所述冷凝的溫度為_5°C~5°C。
[0023] 本發明與現有技術相比具有以下優點：
[0024] 1、本發明催化劑具有非常高的催化活性和穩定性，能夠高效催化降解有機溶劑和 無機溶劑中的雙氧水，使之生成水，不產生氧氣，轉化率大于99. 5% ;并且催化劑單次使用 壽命不低于2000小時，催化劑可再生，再生5次仍然具有較高的催化活性和穩定性。利用 該催化劑催化加氫降解雙氧水的效率極高，溶劑的體積空速高達lOmL/gcat/hr~IOOmL/ gcat/hr〇
[0025] 2、本發明采用固定床反應器對原料液中的雙氧水進行催化轉化，能夠連續的對雙 氧水進行催化降解，反應條件溫和，容易控制。
[0026] 3、本發明催化劑能夠催化降解雙氧水，效率高，轉化率高，處理量大，操作簡單，能 耗低。
[0027] 4、本發明催化劑能夠催化降解雙氧水，反應產物為水（反應方程式： H202+H2.)，能夠達到污染物的零排放，綠色環保。
[0028] 5、本發明工藝安全性高，能夠安全地降解溶劑中的雙氧水，消除實際生產中的安 全隱患，具有廣闊的市場前景。
[0029] 下面通過實施例，對本發明技術方案做進一步的詳細說明。
【具體實施方式】
[0030] 本發明降解雙氧水用催化劑及其制備方法通過實施例1-9進行描述：
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