CN106512920A

CN106512920A - 镍基海泡石催化剂的制备方法及其催化氧化再生方法

Info

Publication number: CN106512920A
Application number: CN201510584101.2A
Authority: CN
Inventors: 陈孟林; 王大华; 张漓杉; 林香凤; 黄智�
Original assignee: Guangxi Normal University
Current assignee: Guangxi Normal University
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2017-03-22

Abstract

本发明公开了一种镍基海泡石催化剂的制备方法及其催化氧化再生方法，镍基海泡石催化剂的制备方法包括如下步骤:S1,海泡石预处理：将块状海泡石原矿粉碎成细小颗粒；S2,硝酸镍溶液浸渍：将预处理后的海泡石原矿浸渍于硝酸镍溶液中；S3,冲洗：在硝酸镍溶液中浸渍8～24小时后取出海泡石用蒸馏水反复冲洗干净;S4,烘干：将冲洗后的海泡石置于烘箱中烘干；S5,煅烧：在氧气流中将烘干后的海泡石煅烧0.1～1小时。通过本方法能够有效制取镍基海泡石催化剂，同时降低镍基海泡石催化剂制备过程的能源消耗。

Description

镍基海泡石催化剂的制备方法及其催化氧化再生方法

技术领域

本发明涉及镍基催化剂制备及再生技术领域，特别涉及一种镍基海泡石催化剂的制备方法及镍基海泡石催化剂吸附染料后的催化氧化再生方法。

背景技术

目前吸附了污染物的海泡石吸附剂主要再生方法有：酸解吸、碱液再生、盐洗及高温再生法，其中酸解吸法和盐洗再生法适合吸附重金属的海泡石再生；碱液再生把吸附质解析到溶液中，易造成有毒有害有机物的二次污染；对于吸附了有毒生物难降解有机物的海泡石，高温再生能降解有机物，同时使海泡石得到再生并再次利用，相比于前三种再生方法，高温再生法能极大减少二次污染。中国发明专利公开号CN101693191A，公开了“一种可催化氧化再生的海泡石吸附剂制备方法”，采用硝酸钴和硝酸铁负载海泡石，得到Co～Fe/海泡石，煅烧温度为500～600℃，煅烧时间为3小时，Co-Fe/海泡石的再生率为62.2～80.2%。中国发明专利公开号 CN104525097A，公开了“一种Ce～Ni双金属负载海泡石吸附～催化剂的制备方法”，制备了Ce-Ni双金属负载海泡石，煅烧温度和时间分别为500℃和1～2小时，Ce-Ni/海泡石再生率为76.2～112.9%。以上2个专利均为双金属负载海泡石，且煅烧温度和再生温度均在500℃以上，能源消耗大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种镍基海泡石催化剂的制备方法，能够有效制取镍基海泡石催化剂，同时降低镍基海泡石催化剂制备过程中的能源消耗。

本发明的另一个目的在于提出一种镍基海泡石催化剂吸附染料后的催化氧化再生方法。实现镍基海泡石催化剂吸附染料后的催化氧化再生的同时减低能源消耗。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种镍基海泡石催化剂的制备方法，所述镍基海泡石催化剂的制备方法包括如下步骤：

S1,海泡石预处理：将块状海泡石原矿粉碎成细小颗粒；

S2,硝酸镍溶液浸渍：将预处理后的海泡石原矿浸渍于硝酸镍溶液中；

S3,冲洗：在硝酸镍溶液中浸渍8～24小时后取出海泡石用蒸馏水反复冲洗干净;

S4,烘干：将冲洗后的海泡石置于烘箱中烘干；

S5,煅烧：在氧气流中将烘干后的海泡石煅烧0.1～1小时。

根据本发明一个实施例，在所述步骤S1中，所述细小颗粒为40～60目的颗粒；在所述步骤S2中，硝酸镍溶液浓度为0～0.2 mol/L，硝酸镍溶液pH=7.0，温度为25℃，海泡石原矿与硝酸镍溶液的固液体积比为1：10 ；在所述步骤S3中所述预定时间为8～24小时；在所述步骤S4中的烘干温度为60～105℃；在所述步骤S5中，煅烧过程中氧气流速为0.1～0.66m/s，煅烧温度为200～350℃，煅烧时间为0.1～1小时。

根据本发明实施例提出的镍基海泡石催化剂的制备方法所得到的镍基海泡石催化剂，其活性组分为NiO，载体为海泡石，煅烧最高温度为350℃，低于现有其他海泡石吸附剂制备方法所需要的500℃以上的煅烧温度，既不会产生二次污染也降低了能耗。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种镍基海泡石催化剂吸附染料后的催化氧化再生方法，所述镍基海泡石催化剂按照以上所述的镍基海泡石催化剂制备方法制成，其中吸附染料是在吸附柱中进行，其特征在催化氧化再生方法包括步骤：

S100,所述镍基海泡石在所述吸附柱中的装填量为高径比1.5:1～2.0:1，染料进入吸附柱的进口浓度被设置为100～200mg/L，染料流速为4～6 L/min；

S200,镍基海泡石吸附染料结束后进行高温气流氧化再生，其中所用高温气流为氧气，氧气流速为0.3～0.66m/s，再生温度为℃，镍基海泡石催化剂床层填充高度为6.75cm～9cm。

根据本发明实施例提出的镍基海泡石催化剂吸附染料后的催化氧化再生方法，镍基海泡石催化剂的吸附～催化作用下，染料亚甲基蓝能被有效吸附并在再生阶段得到降解，催化剂的再生率可以达78.8%，催化剂的最佳再生温度为350℃，降低了能耗。

利用本发明所述的镍基海泡石催化剂的制备方法获得的NiO/海泡石在染料吸附方面吸附性能好，催化剂的催化活性较高；镍基海泡石催化剂吸附染料后催化剂催化氧化再生方法中，污染物降解的同时催化剂恢复吸附和催化能力，可重复使用，不不产生二次污染，最高煅烧和再生温度均为350℃，减少了能耗。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

对比实施例1：

本发明第一方面提供的实施例为一种镍基海泡石催化剂的制备方法，实施例方法1包括如下步骤:

S1,使用粉碎机将块状海泡石原矿粉碎成40～60目的细小颗粒待用；

S2,将预处理后的海泡石原矿浸渍于浓度为0 mol/L硝酸镍溶液中，调节硝酸镍溶液pH=7.0，温度为25℃，海泡石原矿与硝酸镍溶液的固液体积比为1：10；

S3,在硝酸镍溶液中浸渍8～24小时后取出海泡石用蒸馏水反复冲洗干净;

S4,烘干：将冲洗后的海泡石置于烘箱中60～105 ℃烘干；

S5,在氧气流中将烘干后的海泡石煅烧0.1～1小时得到空白对照样品海泡石，其中氧气流速为0.1～0.66m/s，煅烧温度200～350 ℃。

一种镍基海泡石催化剂的制备方法，实施例方法2包括如下步骤:

S2,将预处理后的海泡石原矿浸渍于浓度为2 mol/L硝酸镍溶液中，调节硝酸镍溶液pH=7.0，温度为25℃，海泡石原矿与硝酸镍溶液的固液体积比为1：10；

S4,烘干：将冲洗后的海泡石置于烘箱中60 ～105℃烘干；

S5,在氧气流中将烘干后的海泡石煅烧0.1～1小时得到NiO海泡石，其中煅烧过程中氧气流速为0.1～0.66m/s，煅烧温度200～350℃。

实施例方法2与方法1的不同之处在于步骤S2中采用的硝酸镍溶液的浓度不同，具体为2 mol/L，方法1中只得到了空白对照样品海泡石，方法2得到了不同比例NiO负载的海泡石，因此只要硝酸镍溶液的浓度大于0且小于等于2 mol/L，按照实施例方法2就能得到NiO/海泡石。由于在煅烧过程中的最高温度只需要350℃，因此相比于其他制备方法中需要达到500℃的煅烧温度而言能源消耗降低了很多。

以上实施例方法1和方法2中，硝酸镍溶液浓度低，对应的可选择较低的烘干温度、较短的煅烧时间和煅烧温度。

本发明第二方面提供的镍基海泡石催化剂吸附染料后的催化氧化再生方法，具体为进一步验证第一方面实施例所获得的NiO/海泡石的吸附染料的效果应用方法及催化氧化再生方法，

空白对照样品海泡石吸附染料后的催化氧化再生方法，实施例3为所述镍基海泡石催化剂按照实施例方法1所述的镍基海泡石催化剂制备方法制成，其中吸附染料是在吸附柱中进行，其特征在催化氧化再生方法于包括步骤：

S100, 所述镍基海泡石在所述吸附柱中的装填量为高径比1.5:1，染料进入吸附柱的进口浓度被设置为100～200mg/L，染料流速为4～6 L/min；

S200,空白对照样品海泡石吸附染料结束后进行高温气流氧化再生，其中所用高温气流为氧气，氧气流速为0.3～0.66m/s，再生温度为200～350℃，镍基海泡石催化剂床层填充高度为6.75cm。得到的再生率为40%。

镍基海泡石催化剂吸附染料后的催化氧化再生方法，实施例4为所述镍基海泡石催化剂按照实施例方法2所述的镍基海泡石催化剂制备方法制成，其中吸附染料是在吸附柱中进行，其特征在于催化氧化再生方法包括步骤：

S100,所述镍基海泡石在所述吸附柱中的装填量为高径比1.5:1，染料进入吸附柱的进口浓度被设置为100～200mg/L，染料流速为4～6 L/min；

S200,镍基海泡石吸附染料结束后进行高温气流氧化再生，其中所用高温气流为氧气，氧气流速为0.3～0.66m/s，再生温度为200～350℃，镍基海泡石催化剂床层填充高度为6.75cm，得到的NiO/海泡石再生率为76.7%。

镍基海泡石催化剂吸附染料后的催化氧化再生方法，实施例5为所述镍基海泡石催化剂按照实施例方法2所述的镍基海泡石催化剂制备方法制成，其中吸附染料是在吸附柱中进行，其特征在于催化氧化再生方法包括步骤：

S100,所述镍基海泡石在所述吸附柱中的装填量为高径比2.0:1，染料进入吸附柱的进口浓度被设置为100～200mg/L，染料流速为4～6 L/min；

S200,镍基海泡石吸附染料结束后进行高温气流氧化再生，其中所用高温气流为氧气，氧气流速为0.3～0.66m/s，再生温度为200～350℃，镍基海泡石催化剂床层填充高度为9cm，得到的NiO/海泡石再生率为78.8%。

以上实施例3至5中，染料进口浓度、染料流速与氧气流速及再生温度的趋势值一致对应设置。

通过以上实施例，可以知道通过以上方法获得的镍基海泡石吸附性能好，催化活性较高；吸附染料后在高温气流催化氧化再生，实现污染物降解的同时催化剂恢复吸附和催化能力，可重复使用；不产生二次污染，最高煅烧和再生温度均为350℃，减少了能耗。

需要说明的是，本具体实施方式的实施例中，镍基海泡石催化剂与NiO/海泡石为同一物质成分。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种镍基海泡石催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:

S1,海泡石预处理：将块状海泡石原矿粉碎成细小颗粒；

S3,冲洗：在硝酸镍溶液中浸渍8～24小时后取出海泡石用蒸馏水反复冲洗干净；

S4,烘干：将冲洗后的海泡石置于烘箱中烘干；

S5,煅烧：在氧气流中将烘干后的海泡石煅烧0.1～1小时。

2.如权利要求1所述的镍基海泡石催化剂的制备方法，其特征在于：

在所述步骤S1中，所述细小颗粒为40～60目的颗粒；

在所述步骤S2中，硝酸镍溶液浓度为0～0.2 mol/L，硝酸镍溶液pH=7.0，温度为25℃，海泡石原矿与硝酸镍溶液的固液体积比为1：10；

在所述步骤S4中的烘干温度为60～105℃；

在所述步骤S5中，煅烧过程中氧气流速为0.1～0.66m/s，煅烧温度为200～350℃。

3.一种镍基海泡石催化剂吸附染料后的催化氧化再生方法，所述镍基海泡石催化剂按照权利要求1或2的所述的镍基海泡石催化剂制备方法制成，其中吸附染料是在吸附柱中进行，其特征在于催化氧化再生方法包括步骤：

S200,镍基海泡石吸附染料结束后进行高温气流氧化再生，其中所用高温气流为氧气，氧气流速为0.3～0.66m/s，再生温度为200～350℃，镍基海泡石催化剂床层填充高度为6.75cm～9cm。