CN101270312A

CN101270312A - 一种煤炭燃烧催化剂微囊及其生产方法

Info

Publication number: CN101270312A
Application number: CNA2008100258499A
Authority: CN
Inventors: 胡大为; 胡小芳
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2028-01-16
Also published as: CN101270312B

Abstract

本发明公开一种煤炭燃烧催化剂微囊及其生产方法，该微囊由囊壁和其包覆的煤炭燃烧催化剂构成：囊壁为葡萄糖苷键糖醛酸无机盐聚合物和碱金属盐反应生成的聚合物，占微囊总重量的5～10％；煤炭燃烧催化剂占微囊总质量的95～90％。本发明的生产方法采用连续式流动相环喷法包封煤炭燃烧催化剂，即将葡萄糖苷键糖醛酸无机盐聚合物溶液和煤炭燃烧催化剂经高压氮气加压后，通入碱金属盐溶液连续相中反应成囊，经分离、固化、水洗、过滤、低温烘干后，得到具有化学稳定性和热稳定性好，机械强度高，应用范围宽等特点的煤炭燃烧催化剂微囊。本发明的生产方法操作简单，易于控制，适宜于大规模生产。

Description

一种煤炭燃烧催化剂微囊及其生产方法

技术领域

本发明涉及煤炭能源技术领域，尤其涉及一种煤炭燃烧催化剂微囊及其生产方法。

背景技术

催化剂对特定的物质具有专一性和最佳用量，现今采用的将液态煤炭催化剂直接喷洒到煤炭表面的方法，由于煤颗粒大小、喷洒方式等问题催化剂无法均匀与煤炭反应，因此，将催化剂制备成具有一定强度的微囊，然后与煤颗粒混合均匀后过磨机即可制备出与催化剂均匀反应的煤粉。

目前微囊的制备方法主要有：乳液核壳聚合(公开号CN1695788)、聚合物溶液沉淀聚合(公开号CN1695789)、原位胶囊化(公开号CN1908257)等，这些方法在制备微囊过程中存在对微囊粒径大小可控程度小，制备过程工艺和反应条件复杂，生产连续化程度低等问题，从而限制了微囊化相变储能材料的应用。

目前，用作相变储能微囊壁材的材料有多种，如公开号为CN1161364的专利采用密胺树脂作为微囊壁材，公开号为CN1715359的专利采用动物蛋白缩醛作为微囊壁材，公开号为CN1695787的专利采用乙烯基及双乙烯基类自由基单体为外壳聚合物来源等等，采用此类材料作为壁材，均需要严格控制反应条件，诱导聚合物单体聚合包囊，因此操作工艺过程复杂，不宜于大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种单核、化学稳定性好、热稳定性好、机械强度高、且应用范围宽的煤炭燃烧催化剂微囊。

本发明的另一个目的是提供一种上述煤炭燃烧催化剂微囊的生产方法，采用连续式流动相环喷法包封煤炭燃烧催化剂。

本发明的上述目的是通过以下技术方案解决的：

一种煤炭燃烧催化剂微囊，由囊壁和其包封的煤炭燃烧催化剂构成。

上述囊壁为葡萄糖苷键糖醛酸无机盐聚合物和碱金属盐反应生成的聚合物，占催化剂微囊总重量的5～10％；上述煤炭燃烧催化剂占微囊总质量的95～90％；

上述葡萄糖苷键糖醛酸无机盐聚合物优选海藻酸钠；

上述碱金属盐优选氯化镁；

上述煤炭燃烧催化剂为液体剂型，优选本实验室开发的节能环保的煤炭燃烧催化剂，该催化剂是由如下质量份数的原料溶于水中混匀即得：硫酸厂废渣提取物20～30、电镀厂废液20～35、电解铜厂废液提取物25～30、合成稀土化合物5～10、阴离子表面活性剂3～5和可溶性钙盐2～5，水100。

本发明的煤炭燃烧催化剂微囊的生产方法，采用连续式流动相环喷法包封煤炭燃烧催化剂，具体步骤如下：

(1)将葡萄糖苷键糖醛酸无机盐聚合物溶液和煤炭燃烧催化剂经高压氮气加压后，通入碱金属盐溶液中，反应生成表面光滑的微囊；

(2)将上述微囊从盐溶液中过滤出来后，置于上述碱金属盐溶液中继续固化，待全部凝聚后经水洗过滤，低温烘干，即得煤炭燃烧催化剂微囊。

上述步骤(1)中，所述储料罐的温度为40℃；所述碱金属盐溶液浓度为0.25mol·L^-1。

上述步骤(2)中，所述碱金属盐溶液浓度为0.25mol·L^-1，温度为10℃。

当上述碱金属盐溶液中碱金属盐浓度低于0.1mol·L^-1时，加入碱金属盐固体调节浓度。

本发明的煤炭燃烧催化剂微囊的生产方法可以通过几个简单的部件构成一个装置，从而使整个生产方法更加流畅快捷。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1.本发明的煤炭燃烧催化剂微囊的生产方法选用可再生的廉价高分子材料葡萄糖苷键糖醛酸无机盐聚合物作为壁材高分子材料前体，利用葡萄糖苷键糖醛酸无机盐聚合物与碱金属离子在一定条件下作用，从而形成交联网状结构包封相变材料，该生产方法，其微囊大小可控、反应条件简单、易于控制、对微囊化煤炭燃烧催化剂具有积极意义。2.本发明的煤炭燃烧催化剂微囊具有单核、化学稳定性好、热稳定性好、机械强度高、且应用范围宽等优点。

附图说明

图1为本发明方法采用的连续式流动相环喷法包封煤炭燃烧催化剂装置图；

其中，1为N₂罐；2和3为储料罐；4为碱金属溶液槽；5为循环泵；6为恒温水浴；7为抽吸泵；8为水力漩流器。

图2煤炭燃烧催化剂微囊的显微光学图。

具体实施方式

本实施例制备煤炭催化剂微囊主要分为以下步骤：首先选择海藻酸钠这种葡萄糖苷键糖醛酸钠盐聚合物作为壁材，配制一定浓度的海藻酸钠溶液，然后将海藻酸钠溶液和本实验室开发的煤炭燃烧催化剂装入到如图1所示装置的储料罐中，最后开启装置包封、固化得到煤炭燃烧催化剂微囊。

图1所示的装置包括N₂罐、储料罐、碱金属溶液槽、循环泵、恒温水浴、抽吸泵和水力漩流器几个部件，其中影响连续式流动相环喷法包封煤炭燃烧催化剂过程的参数主要包括：环间隙、芯材出口孔径、芯材和壁材操作压力、流动相速度等.

图1所示的装置中，环间隙和导出孔大小可根据实际要求更换，且水力漩流器顶部的溢出液，可通过导管回流到碱金属盐溶液槽中继续参与固化反应，从而实现过程的连续运行。

本实施例的具体步骤如下；

(1)海藻酸钠溶液的制备

按质量份数，将4份海藻酸钠，96份水在温度45℃水浴中加热溶解，并用磁力搅拌器搅拌，待溶解完全并且溶液具有一定黏度后，停止搅拌待用。

(2)煤炭燃烧催化剂的制备

煤炭燃烧催化剂由下述质量份数的原料溶于水中混匀即得：硫酸厂废渣提取物30、电镀厂废液28、电解铜厂废液提取物27、合成稀土化合物7、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸铵4和可溶性钙盐如硝酸钙4，水100。

(3)包封和固化

将步骤(2)的煤炭燃烧催化剂和步骤(1)中得到的海藻酸钠溶液装入如图1所示装置的储料罐2和储料罐3中，打开1N₂罐，使得2、3储料罐中压力为1.2atm，打开5循环泵、7抽吸泵后，开启回路上的阀门，芯材(催化剂溶液)和壁材(海藻酸钠溶液)经过导出孔和孔隙后进入0.25mol·L^-1的氯化镁水溶液中，其表面立刻形成凝胶，生成表面光滑的微囊，通过8水力漩流器分离出来的微囊置于温度为10℃左右的0.25mol·L^-1的氯化镁水溶液中继续固化1h，待全部凝聚后经水洗、过滤、低温烘干，得到机械强度高和稳定性好的煤炭燃烧催化剂微囊。制备得到的煤炭燃烧催化剂微囊显微图像如图2所示，呈单核。

Claims

1、一种煤炭燃烧催化剂微囊，由囊壁和其包覆的煤炭燃烧催化剂构成，其特征在于：囊壁为葡萄糖苷键糖醛酸无机盐聚合物和碱金属盐反应生成的聚合物，占催化剂微囊总重量的5～10％；煤炭燃烧催化剂由如下质量份数的原料溶于水中混匀即得：硫酸厂废渣提取物20～30、电镀厂废液20～35、电解铜厂废液提取物25～30、合成稀土化合物5～10、阴离子表面活性剂3～5和可溶性钙盐2～5，水100，占微囊总质量的95～90％，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸铵，可溶性钙盐为硝酸钙。

2、根据权利要求1所述的煤炭燃烧催化剂微囊，其特征在于所述的葡萄糖苷键糖醛酸无机盐聚合物为海藻酸钠。

3、根据权利要求1所述的煤炭燃烧催化剂微囊，其特征在于所述的碱金属盐为氯化镁。

4、权利要求1所述煤炭燃烧催化剂微囊的生产方法，其特征在于采用连续式流动相环喷法包封煤炭燃烧催化剂，具体步骤如下：

(2)将上述微囊从盐溶液中过滤出来后，再置于上述碱金属盐溶液中继续固化，待全部凝聚后经水洗过滤，低温烘干，即得煤炭燃烧催化剂微囊。

5、根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于步骤(1)中，所述储料罐的温度为40℃；所述碱金属盐溶液浓度为0.25mol·L^-1。

6、根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于步骤(2)中，所述碱金属盐溶液浓度为0.25mol·L^-1，温度为10℃。

7、根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于所述碱金属盐溶液中碱金属盐浓度低于0.1mol·L^-1时，加入碱金属盐固体调节浓度。