[發(fā)明專利]一種多孔負(fù)溫度系數(shù)熱敏催化劑的制備及使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510786266.8
• 申請(qǐng)日: 2015-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN105289691A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建;蘇林;羅學(xué)剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;B01J35/10;G21F9/20
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 周慶佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于放射性有機(jī)廢液治理領(lǐng)域，涉及一種多孔負(fù)溫度系數(shù)熱敏催化劑的制備方法及該催化劑常溫?zé)岽呋到夥派湫杂袡C(jī)廢液的使用方法。

背景技術(shù)

核燃料生產(chǎn)、核電廠運(yùn)行、核設(shè)施退役等過(guò)程都將產(chǎn)生大量放射性(高放、中放、低放)有機(jī)廢液，由于其放射性強(qiáng)、半衰期長(zhǎng)、生物與化學(xué)毒性大，對(duì)人類與生態(tài)環(huán)境構(gòu)成極大的長(zhǎng)期危害。當(dāng)前，中國(guó)正在實(shí)施“積極發(fā)展核電”規(guī)劃，根據(jù)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》，預(yù)計(jì)到2020年，核電裝機(jī)容量達(dá)到5800萬(wàn)千瓦，在建容量達(dá)到3000萬(wàn)千瓦以上，屆時(shí)每年僅處理卸載下的乏燃料所產(chǎn)生含有機(jī)物的高放廢液將達(dá)800-1000m³；同時(shí)還將產(chǎn)生大量的中低放廢液/廢水。目前，含有機(jī)物放射性廢液/廢水的處理處置仍然是一大難題。尤其自日本福島核事故以來(lái)，美、日、俄、法等主要核大國(guó)都加強(qiáng)了這方面的研究工作。

放射性有機(jī)廢液包括油類、廢溶劑萃取劑、閃爍液以及其他混雜廢液。目前，放射性有機(jī)廢液處理方法主要分三類：一是高溫氧化法，如焚燒法、超臨界水氧化法、蒸汽重組法；二是濕化學(xué)法，如Fenton試劑法、酸氧化法、電化學(xué)催化法；三是吸附法。上述方法雖各有自己的優(yōu)點(diǎn)，但都存在成本高昂、對(duì)設(shè)備要求高、且處理不完全等缺點(diǎn)限制了此類技術(shù)的推廣應(yīng)用。近年來(lái)，光催化氧化技術(shù)以其環(huán)境友好、反應(yīng)條件溫和、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，成為有機(jī)廢液/廢水處理的研究熱點(diǎn)。

目前成熟的光降解機(jī)理是，價(jià)帶上的電子受到大于其禁帶寬度能量的光照射時(shí)，會(huì)被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶上，并在價(jià)帶上留下相應(yīng)的空穴，產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)一般有皮秒級(jí)的壽命，足以使光生電子和光生空穴對(duì)經(jīng)由禁帶，向來(lái)自溶液或氣相的吸附在光降解催化劑表面的物質(zhì)轉(zhuǎn)移電荷，產(chǎn)生帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴，吸附溶解在光降解催化劑表面的氧俘獲電子形成·O^2-，而空穴將吸附在催化劑表面，使OH^-和H₂O氧化成·HO，·O^2-和·HO有很強(qiáng)的氧化能力，可以氧化有機(jī)物生成CO₂和H₂O等無(wú)機(jī)小分子，最終實(shí)現(xiàn)降解。與光降解機(jī)理類似，降解是與物質(zhì)本身所處的諸多環(huán)境因素的綜合作用結(jié)果，如光、熱、濕、氣和微生物等，為此本發(fā)明專利提出在常溫下通過(guò)熱激發(fā)的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)降解，即對(duì)溫度做出敏感響應(yīng)的催化方式，這既是對(duì)上述降解方式的有力補(bǔ)充更是對(duì)降解途徑的銳意開拓。目前，還未見(jiàn)有關(guān)將熱敏催化劑應(yīng)用在放射性有機(jī)廢液的熱催化降解中的報(bào)道。本發(fā)明首次提出將熱敏材料作為一種熱敏降解催化劑進(jìn)行系統(tǒng)研究，并將其應(yīng)用在放射性有機(jī)廢液的熱催化降解中。

發(fā)明內(nèi)容

作為各種廣泛且細(xì)致的研究和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻原理，以熱敏材料為原料，可以獲得在常溫下對(duì)放射性有機(jī)廢液具有優(yōu)異降解性能的多孔負(fù)溫度系數(shù)熱敏催化劑。基于這種發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題和/或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種多孔負(fù)溫度系數(shù)熱敏催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、以重量份計(jì)，取100份Mn₃O₄、10-50份SiC、0-50份SeSn、50-100份Co₃O₄、10-50份TaN，加入5-50份蒸餾水，然后研磨混合并壓制成型；

步驟二、將壓制成型的原料于-60～-30℃下真空冷凍干燥，得到具有定向排列的、分布均勻的多孔預(yù)燒結(jié)體；

步驟三、將預(yù)燒結(jié)體放入燒結(jié)爐中于800-1500℃下燒結(jié)1-3小時(shí)，得到多孔燒結(jié)體，將多孔燒結(jié)體研磨成微米或納米級(jí)粉末；

步驟四、以重量份計(jì)，將100份研磨得到的微米或納米粉末與10-50份BaTiO₃混合攪勻得到多孔負(fù)溫度系數(shù)熱敏催化劑。

優(yōu)選的是，所述步驟一的過(guò)程替換為：以重量份計(jì)，取100份Mn₃O₄、30份SiC、20份SeSn、80份Co₃O₄、30份TaN，加入25份蒸餾水，然后研磨混合并成型。

優(yōu)選的是，所述步驟一中的蒸餾水由戊烷、環(huán)己烷、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種或幾種代替。