[發明專利]造紙污泥活性炭負載CU-CO催化劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010986260.6
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112058265B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 關清卿;沈雷;何亮;寧平
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J37/08;B01J37/02;B01J37/18;C07D307/44
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 陳左

本發明涉及造紙污泥活性炭負載CU?CO催化劑的制備方法及其應用，屬于糠醛催化加氫技術領域，本發明將紙漿/造紙廠的二級污泥在N₂氛圍下進行預炭化，將預炭化料用活化劑處理后，同樣在N₂氛圍下炭化，得到炭化料；將炭化料洗滌至中性后烘干,得到活性炭載體粉末；將活性炭載體粉末、六水合硝酸銅和三水合硝酸鈷混合均勻，洗滌并蒸發后烘干，取出后置于N₂中H₂氛圍下進行煅燒還原，得到造紙污泥基活性炭負載Cu?Co雙金屬催化劑，該催化劑應用于糠醛選擇性加氫反應，糠醛轉化率達到100.00%，糠醇選擇性達到95.60%。催化活性較高，制備過程簡單，催化壽命長，實現了固體廢棄物的資源化利用，符合環境經濟學以及綠色化學，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于糠醛催化加氫技術領域，具體的說，涉及一種造紙污泥活性炭負載CU-CO催化劑的制備方法及其應用。

背景技術

隨著石油和天然氣等化石資源的逐漸減少，以及為了解決大規模開采化石資源而引起的氣候變化和環境污染問題，對生物質資源尤其是木質纖維素材料進行環境友好的開發利用已經是勢在必行。為此，研究者們提出了生物精煉的概念將可再生木質纖維素與化學品的生產緊密聯系起來。糠醛及其衍生物作為目前生物質轉化中重要的平臺化學品分子，可由木質纖維素催化水解得來。其廣泛來源于甘蔗渣、麥秸稈和玉米芯等農林廢棄物，價格十分低廉且對環境友好。糠醛通過加氫和脫氧過程可以轉化為各種含氧化物的化學品,比如糠醇、2-甲基呋喃和四氫糠醇等。其中糠醇被認為是廣泛應用的最理想加氫還原產物，主要用于生產各種性能的呋喃樹脂，可以制備果酸、增塑劑、分散劑和火箭燃料等，也是橡膠、合成染料和醫藥的重要中間體。

近年來，隨著人們對紙張的頻繁使用，使得造紙行業不斷蓬勃發展, 同時也產生了大量的造紙污泥，由于其濃縮了造紙廢水中的污染物，如果不能妥善處理，無疑會對生態環境造成嚴重的污染。這些污泥成分復雜，含水量高，易腐敗并產生惡臭、處理難度很大。目前普遍采用衛生填埋、污泥焚燒的方式對造紙污泥進行處理。但是填埋會占用大量土地，也可能對土壤造成一定程度的污染；造紙污泥焚燒雖然二次污染可能性小，可以最大限度地回收熱能，但是污泥中的重金屬卻隨著煙塵的擴散而污染空氣，同時焚燒之前還需要提高污泥的脫水程度，費用較高，其經濟價值較低。如何將產量巨大、成分復雜的污泥，使其無害化、資源化，已成為全世界環境界極為關注的課題之一。

在糠醛加氫催化制備糠醇中，Cu-Co是一種常用的催化劑，其能有效提高催化反應的轉化率和選擇性，現有技術中有選用木質或果殼活性炭或納米材料等為載體，以Cu-Co為活性成分作為催化劑，但這種催化劑載體由于沒有較好的表面活性位點等原因，糠醛的轉化率和糠醇的選擇性均較低。

發明內容

為了克服背景技術中存在的問題，發明人經過大量研究，以Cu-Co為活性成分，選擇不同的載體進行糠醛加氫轉化糠醇的催化試驗，發現造紙污泥活性炭具有豐富的表面活性位點，能有效提高糠醛加氫轉化糠醇反應的選擇性和轉化率；且通過改變載體的酸堿中心密度分布，可使糠醛的轉化率最高可達到100%，糠醇的選擇性最高可達到95.6%。

為此，本發明的主要目的有兩個：第一個目的在于提供一種造紙污泥活性炭負載CU-CO催化劑的制備方法，第二個目的在于提供該催化劑在糠醛轉化糠醇中的應用。

本發明的第一目的是通過如下技術方案實現的：

所述的造紙污泥活性炭負載CU-CO催化劑的制備方法包括以下步驟：

（1）將從造紙廠獲得的二級污泥烘干并粉碎成細膩的粉末，在N2氛圍、加熱的條件下預處理，得到預炭化料；將預炭化料用活化劑處理后，同樣在N2氛圍下再次碳化煅燒，得到炭化料；

（2）將步驟（1）所得的炭化料洗滌至中性后烘干,得到黑色固體活性炭，研磨后得到活性炭載體粉末；