[發明專利]一種應用于生物質熱解的光耦合微波催化體系和生物質熱解設備

在審

• 申請號: 202011434557.8
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112500875A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 吳秋浩;王允圃;徐佳敏;馬晨露;柯林垚;劉玉環;李志;李薇;彭渝潔;楊琦
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B53/00;C10G1/02;C10K3/02;C04B35/565;C04B35/56;C04B35/622;C04B38/06;C04B41/89;B01J27/224;B01J21/06;B01J37/02;B01J37/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 袁紅梅

1.一種應用于生物質熱解的光耦合微波催化體系，其特征在于，包括石英環、蒸汽入口、光源、真空隔層管、催化板、微波源和蒸汽出口，所述光源安裝在真空隔層管中，真空隔層管外安裝有催化板，催化板安裝在石英環的夾層中，光源與催化板通過真空隔層管隔開，催化板外圈均勻設置有微波源，催化板呈一定角度排列在光源四周。

2.根據權利要求1所述一種應用于生物質熱解的光耦合微波催化體系，其特征在于，所述催化板數量為30塊；所述催化板排列角度為12-180度。

3.根據權利要求1所述一種應用于生物質熱解的光耦合微波催化體系，其特征在于，所述微波源呈正五邊型排列、正三邊型排列、正七邊型排列或正九邊型排列。

4.根據權利要求1所述一種應用于生物質熱解的光耦合微波催化體系，其特征在于，所述光源為氙燈。

5.根據權利要求1所述一種應用于生物質熱解的光耦合微波催化體系，其特征在于，所述光耦合微波催化體系通過串接應用于生物質熱解設備。

6.根據權利要求1所述一種應用于生物質熱解的光耦合微波催化體系，其特征在于，所述的催化板通過在多孔泡沫陶瓷表面負載一層脫氧催化劑，然后在脫氧催化劑外層分散負載一層光催化劑制得，具體制備方法按如下步驟：

(1)多孔泡沫陶瓷制備：SiC與TiC按比例混合后，低速球磨混合0.5-2小時制備陶瓷骨料；陶瓷骨料與磷酸二氫鋁按照1:1-4:1進行混合并添加高嶺土和去離子水配置漿料；漿料攪拌混勻后室溫困料12-48小時；

(2)將聚胺酯泡沫切割成需要的形狀大小后用8％-20％的氫氧化鈉溶液浸泡揉搓1-3小時，洗凈后再用0.5％-3％的羧甲基纖維素鈉溶液浸漬0.5-3小時后備用；

(3)處理過后的聚胺酯泡沫浸入漿料中，通過輥壓工藝除去多余漿料得到預制體；

(4)預制體在室溫下干燥12-48小時，轉入烘箱中在65℃下干燥8-24小時，最后空氣中煅燒制得多孔泡沫陶瓷；煅燒過程采用程序升溫，首先以2℃/min從室溫到200℃，隨后以1℃/min從200℃升溫至500℃并保持1小時，最后以2℃/min升至終溫并保持2小時；

(5)脫氧催化劑漿料配制：選用氧化鎂、氧化鈣、氧化鋯、氧化鋁、氧化鍶、氧化鈰、氧化鎳七種原料中的一種或多種按照比例進行復配后在球磨機中低速混合0.5-2小時，記為復配原料1；以復配原料1為100份計，按照聚乙烯醇0.1-0.5份、羧甲基纖維素0.5-4.0份、堿性硅溶膠0.2-1.0份稱取溶于一定量去離子水中，混合均勻后記為復配原料2；復配原料1和復配原料2混合，攪拌后制備得到脫氧催化劑漿料；

(6)將多孔泡沫陶瓷浸入脫氧催化劑漿料中，甩去多余漿料后室溫干燥12-24小時；干燥后的胚體采用漿料噴淋法二次掛漿，甩去多余漿料后室溫干燥12-24小時；同二次掛漿，可進行多次掛漿，直到胚體均勻掛漿；最后一次掛漿后室溫干燥12-24小時，轉入烘箱中65℃干燥8-24小時得到催化劑胚體；

(7)催化劑胚體煅燒：催化劑胚體煅燒采用程序升溫，首先以2℃/min從室溫到300℃，隨后以1℃/min從300℃升溫至500℃并保持1小時，最后以2℃/min升至終溫并保持2小時；

(8)TiO₂前驅體制備：按照體積比1:1量取鈦酸丁酯和無水乙醇混合后磁力攪拌0.5-1小時，滴入等體積的1mol/L的硝酸溶液，繼續攪拌1-2小時，制得TiO₂前驅體；

(9)燒制好的催化劑胚體置于TiO₂前驅體中，靜置2-5小時，取出后洗滌，自然陰干后70℃鼓風干燥12-24小時；干燥后100-300℃下煅燒1-2h即可獲得最終的催化板。

7.根據權利要求6所述一種應用于生物質熱解的光耦合微波催化體系，其特征在于，所述步驟(1)中的去離子水按漿料固含率為60-80％進行添加。

8.根據權利要求6所述一種應用于生物質熱解的光耦合微波催化體系，其特征在于，所述步驟(5)中的去離子水按漿料固含率為40-60％進行添加。