[發(fā)明專利]利用固體酸催化溴氨酸縮合反應(yīng)及其生產(chǎn)廢水降解的一體化方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010104805.2
• 申請(qǐng)日: 2010-02-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101792611A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 費(fèi)學(xué)寧;劉玉茹;王鏑;郝亞超;徐曉娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津城市建設(shè)學(xué)院
• 主分類號(hào): C09B1/24
• 分類號(hào): C09B1/24;C02F1/72;C02F1/32
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及染料合成及水處理交叉學(xué)科領(lǐng)域，尤其是能夠有效利用固體酸催化溴氨酸縮合反應(yīng)及其生產(chǎn)廢水降解的一體化方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，化工、制藥、煉油、造紙等工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著愈來(lái)愈重要作用。與此同時(shí)，工業(yè)發(fā)展給人類賴以生存的環(huán)境帶來(lái)污染危害日益突出，工業(yè)廢水處理技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后造成污水處理的局限性，使得我國(guó)水環(huán)境面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。染料合成工業(yè)是廢水排放大戶，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年約1.6億立方米染料廢水排放到環(huán)境中，染料廢水水量大、成分復(fù)雜、有機(jī)污染物含量高、色度深、水質(zhì)易變等使得處理難度大為增加，成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外環(huán)境科學(xué)界急需解決的一大難題。

近年來(lái)人類環(huán)境意識(shí)不斷增強(qiáng)，國(guó)際上逐漸掀起“綠色化學(xué)潮”，綠色化學(xué)也由此產(chǎn)生。綠色化學(xué)是美國(guó)環(huán)境保護(hù)署于1991年提出的新術(shù)語(yǔ)，同時(shí)作如下定義：“在化學(xué)品的設(shè)計(jì)、制造和使用時(shí)所采用的一系列新原理，以便減少或消除有毒物質(zhì)的使用或產(chǎn)生?！?996年聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署對(duì)綠色化學(xué)進(jìn)行了新的定義：“用化學(xué)技術(shù)和方法去減少或消滅那些對(duì)人類健康或環(huán)境有害的原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物、溶劑和試劑的生產(chǎn)和應(yīng)用。”綠色化學(xué)，又稱環(huán)境友好化學(xué)，是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的原理和方法來(lái)減少或消除化學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用中有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生，使所研究開(kāi)發(fā)的化學(xué)產(chǎn)品和過(guò)程更加對(duì)環(huán)境友好。

超強(qiáng)酸催化劑一般有液體和固體兩種形式，分別稱為液體超強(qiáng)酸以及固體超強(qiáng)酸。液體超強(qiáng)酸作為有機(jī)反應(yīng)的催化劑，存在著一系列與現(xiàn)有工業(yè)液體酸(硫酸)催化過(guò)程相同的弊端。如設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，催化劑回收困難且易污染環(huán)境，催化選擇性較低等。相對(duì)于液體超強(qiáng)酸來(lái)講，固體超強(qiáng)酸具有與產(chǎn)品分離容易，無(wú)腐蝕性，對(duì)環(huán)境危害小，可重復(fù)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于烷基化、異構(gòu)化、酯化、聚合以及氧化等過(guò)程，而且許多使用H₂SO₄、HF、AlCl₃、BF₃等的催化反應(yīng)過(guò)程也逐步向采用固體酸作催化劑的過(guò)程發(fā)展。

同時(shí)，近年來(lái)，光催化應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展十分迅速，許多難降解或用其他方法難以去除的物質(zhì)也可以利用此方法去除。固體超強(qiáng)酸可作為光催化劑，對(duì)染料、酚類、農(nóng)藥等都能有效的進(jìn)行光催化反應(yīng)脫色、礦化，最終消除其對(duì)環(huán)境的污染。

由于綠色化學(xué)的倡導(dǎo)，提出了綠色催化這一全新的概念，而固體超強(qiáng)酸具有催化活性高、氧化能力強(qiáng)、無(wú)腐蝕、無(wú)污染以及易與反應(yīng)產(chǎn)物分離等特點(diǎn)，與綠色催化的要求相吻合，因而對(duì)固體超強(qiáng)酸的研究也成為熱點(diǎn)。

4，4′-二氨基-1，1′-二蒽醌-3，3′-二磺酸鈉是制備高檔有機(jī)顏料C.I顏料紅177的重要中間體。傳統(tǒng)合成方法是以1-氨基-4溴-蒽醌-2-磺酸鈉(溴氨酸)為原料，在硫酸-水溶液介質(zhì)中，溫度為80℃時(shí)，在銅粉催化作用下進(jìn)行烏爾曼(Ullmann)縮合反應(yīng)，得到溴氨酸縮合產(chǎn)物，其收率為90％以上，其反應(yīng)方程式為：

該制備工藝反應(yīng)物分離過(guò)程復(fù)雜，反應(yīng)中硫酸的使用以及在縮合產(chǎn)物分離純化過(guò)程中產(chǎn)生大量含污染物且色度深的廢水，其pH值約為4，這會(huì)對(duì)環(huán)境造成直接或間接的影響，并對(duì)環(huán)境修復(fù)造成極大的困難。因此，需要對(duì)傳統(tǒng)的合成方法進(jìn)行改進(jìn)，以使資源得到合理利用，并且減少環(huán)境污染，從而達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述溴氨酸Ullmann縮合反應(yīng)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提出一種利用固體酸催化溴氨酸縮合反應(yīng)及其生產(chǎn)廢水降解的一體化方法，以固體酸做催化劑，不僅可以降低溴氨酸縮合反應(yīng)所需溫度，提高收率，并且可以將同種催化劑用于溴氨酸光催化處理。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種利用固體酸催化溴氨酸縮合反應(yīng)及其生產(chǎn)廢水降解的一體化方法，該方法包括有以下步驟：

(1)固體酸催化劑SO₄^2-/TiO₂的制備

將TiO₂粉體浸入0.75mol/L的H₂SO₄水溶液中，固液比為1∶15，浸漬24h后于110℃下烘干，400-500℃下煅燒2h，制得固體酸催化劑SO₄^2-/TiO₂；

(2)組成溴氨酸縮合反應(yīng)的催化系統(tǒng)