[發(fā)明專利]一種低成本可回收CaO/Al2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011291404.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112206759A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設計）人: 丁金成;陳超;屈少康;郭夢莉;盧杰
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B01J23/02
• 分類號: B01J23/02;B01J37/03;B01J37/08;B01J35/10;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種制備低成本、可回收利用、催化活性高的CaO/Al₂O₃固體堿催化劑的方法。使用廢棄物水垢作為CaO的來源，與Al₂O₃混合，由于金屬載體的相互作用，負載在載體上的CaO具有更好的分散性，即更有效的催化活性位點和更好的穩(wěn)定性以及更好的抗中毒性。采用溶膠凝膠法制備催化劑，溶膠?凝膠法能促進體系中金屬氧化物的均勻混合。催化劑煅燒過程中，形成了惰性物質(zhì)Ca₅Al₆O₁₄，能有效抑制CaO的積聚，使其分散更加均勻，可以使得活性位點更加分散，催化效率更高，催化劑穩(wěn)定性更高，且氣體的存在有助于催化劑形成較大的孔徑。該方法變廢為寶，生產(chǎn)成本低，形成的催化劑催化效率高，可回收再利用，綠色環(huán)保。

技術領域

本發(fā)明涉及一種制備低成本固體堿催化劑，具體涉及使用溶膠凝膠法將廢棄物水垢與Al₂O₃制備成CaO/Al₂O₃固體堿催化劑。

背景技術

酸堿催化劑是目前最常用也是最經(jīng)濟的催化劑。酸性催化劑有些時候需要較高的物料比和較長的反應時間，還容易造成設備腐蝕等問題。堿性催化劑的反應速率比酸催化劑高。均相堿性催化劑的主要缺點之一是它不能重復使用或再生。均相催化劑的分離困難并且生產(chǎn)成本高。同時，凈化步驟會產(chǎn)生大量廢水，造成污染，因此選擇非均相堿性催化劑進行催化反應較為合適。

原料選擇中，CaO因具有催化活性高、價格低廉、無毒等優(yōu)點，被廣泛應用于生產(chǎn)中，雖然純CaO已經(jīng)取得了很好的轉(zhuǎn)化率，但由于二氧化碳和水在表面上的化學吸附和碳酸鹽和羥基的形成而中毒失活，可重復使用性差，成本上升。而且純CaO催化劑往往會浸出到反應介質(zhì)中，從而降低產(chǎn)品質(zhì)量。因此，開發(fā)一種催化劑，既要低成本，又可以使得在生產(chǎn)中具備高催化活性、可重復利用性具有重要意義。

本發(fā)明的目的主要是開發(fā)了一種將廢棄物制備成具有高催化活性、可重復利用、綠色環(huán)保的CaO/Al₂O₃固體堿催化劑的方法。廢棄物的利用不僅有效地提高了CaO催化劑的成本優(yōu)勢，而且關系到自然礦產(chǎn)資源的循環(huán)利用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明采用廢棄物水垢作為原材料，與氧化鋁混合，使用溶膠-凝膠法制備可重復利用的CaO/Al₂O₃催化劑的方法。

本發(fā)明的基本思想是：（1）使用廢棄物水垢作為CaO的來源，有效的降低了生產(chǎn)催化劑的成本。（2）CaO與Al₂O₃混合，由于金屬載體的相互作用，負載在載體上的CaO具有更好的分散性，即更有效的催化活性位點和更好的穩(wěn)定性以及更好的抗中毒性。使催化劑具有更高的穩(wěn)定性和更好的重復利用性。避免了純CaO作為催化劑時無法長久保存，同樣也避免了出現(xiàn)CaO中毒現(xiàn)象導致失活，無法長久使用。（3）溶膠-凝膠法能促進體系中金屬氧化物的均勻混合。（4）不同溫度下對催化劑進行煅燒，保證原料中的含鈣組分大部分都能變成CaO，具有較多的活性位點。

本發(fā)明催化劑制備的工藝方法，包括如下步驟：

步驟1：將活性組分的前體水垢烘干，放入乙酸中溶解。

步驟2：將催化劑載體Al₂O₃烘干，放入乙酸中溶解，為接下來的步驟做準備。

步驟3：將步驟(1)溶解的水垢與步驟(2)溶解的載體Al₂O₃混合。

步驟4：向混合溶液中持續(xù)的滴加氨水，使溶液PH達到7左右。

步驟5：60℃下水浴進行持續(xù)2-6h的攪拌，形成膠狀物。

步驟6：將凝膠放入120℃烘箱中干燥8-15h。