一种降解双氧水用催化剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于催化降解工艺技术领域，具体涉及一种降解双氧水用催化剂及其制备 方法和应用。
【背景技术】
[0002] 双氧水法制环氧丙烷工艺（HPPO工艺）是近几年刚开始工业化的先进技术，该工 艺是一种环境友好型清洁生产工艺，具有市场、经济、生态环境等方面的优势，必将取代国 内仍大量使用、环境污染严重、技术落后的氯醇法环氧丙烷工艺。但是，HPPO工艺中须用到 大量的双氧水，并且甲醇溶剂需要回收循环利用，回收溶剂过程中残留的双氧水会分解产 生氧气，氧气会逐渐的累积，存在严重的安全隐患。
[0003] 由于化学工业中用到大量的双氧水，双氧水会自然分解产生氧气，含有双氧水的 溶剂在回收利用过程中都存在安全隐患。因此，亟需提出一种安全、高效降解双氧水的催化 降解技术。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种降解双氧水 用催化剂。该催化剂具有非常高的催化活性和稳定性，能够安全、高效催化降解有机溶剂 和无机溶剂中的双氧水，使之转化成水，不产生氧气，转化率大于99. 5% ;并且该催化剂单 次使用寿命不低于2000小时，催化剂可再生，再生5次仍然具有较高的催化活性和稳定 性；利用该催化剂催化加氢降解双氧水的效率极高，溶剂的体积空速高达lOmL/gcat/hr~ 10OmT,/gcat/hr〇
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种降解双氧水用催化剂，其特 征在于，包括活性炭载体，以及负载于活性炭载体上的PcU金属M 1和金属M2，所述催化剂中 Pd的质量百分含量为0. 3%~1. 5%，金属M1的质量百分含量为0. 1%~1%，金属M2的质 量百分含量为〇. 05%~2% ;所述金属札为Pt、Ru或Sn，所述金属M2S K、Ag或Ce。
[0006] 上述的一种降解双氧水用催化剂，其特征在于，所述催化剂中Pd的质量百分含量 为0. 5%~1.2%，金属M1的质量百分含量为0. 1%~0. 6%，金属M 2的质量百分含量为 0· 7%~1. 5%〇
[0007] 上述的一种降解双氧水用催化剂，其特征在于，所述催化剂中Pd的质量百分含量 为0. 9%，金属M1的质量百分含量为0. 3%，金属M2的质量百分含量为I. 1%。
[0008] 上述的一种降解双氧水用催化剂，其特征在于，所述活性炭载体的平均粒径为 I. 5mm~2. 8mm，所述活性炭载体的比表面积为910m2/g~1680m2/g。
[0009] 另外，本发明还提供了一种制备上述催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0010] 步骤一、将Pd的前驱体与金属M1的前驱体溶解于硝酸中并混合均匀，得到溶液A， 然后将活性炭载体浸没于溶液A中，在温度为65°C~70°C的条件下超声处理2h~3h，自然 冷却后过滤，得到固体物料A ;所述Pd的前驱体为Pd的盐酸盐或Pd的硝酸盐，所述金属M1 的前驱体为金属M1的盐酸盐或金属M i的硝酸盐；
[0011] 步骤二、将步骤一中所述固体物料A置于干燥箱中，先在温度为30°C~50°C的条 件下干燥3h~5h，然后在温度为90°C~IKTC的条件下干燥3h~5h，自然冷却后得到负 载有Pd和金属M 1的催化剂前驱体；
[0012] 步骤三、将金属仏的前驱体溶解于硝酸中，得到溶液B，然后将步骤二中所述负载 有Pd和金属M 1的催化剂前驱体浸没于溶液B中，在温度为45°C~50°C的条件下超声处理 Ih~2h，自然冷却后过滤，得到固体物料B ;所述金属M2的前驱体为金属M2的盐酸盐或金 属M2的硝酸盐；
[0013] 步骤四、将步骤三中所述固体物料B置于干燥箱中，先在温度为40°C~60°C的条 件下干燥3h~5h，然后在温度为IKTC~130°C的条件下干燥2h~4h，自然冷却后得到负 载有PcU金属M 1和金属M 2的催化剂前驱体；
[0014] 步骤五、采用氢气对步骤四中所述负载有PcU金属M1和金属M2的催化剂前驱体进 行还原处理，得到降解双氧水用催化剂。
[0015] 上述的方法，其特征在于，步骤一与步骤三中所述硝酸的质量百分比浓度均为 0· 8%~1. 5%〇
[0016] 除此之外，本发明还提供了一种应用上述催化剂催化加氢降解双氧水的方法，其 特征在于，包括以下步骤：
[0017] 步骤一、将催化剂装填于固定床反应器中，然后向装填有催化剂的固定床反应器 中通入氮气，直至将固定床反应器中的空气排净为止；
[0018] 步骤二、对步骤一中装填于固定床反应器中的催化剂进行活化处理，得到活化后 的催化剂；所述活化处理的具体过程为：向固定床反应器中通入氮气稀释的氢气，在氮气 稀释的氢气的流量Q满足15m彡Q彡30m的条件下，将催化剂先以1°C /min~2°C /min的 升温速率升温至70°C~90°C后保温0. 5h~I. 5h，再以0. 5°C /min~1°C /min的升温速率 升温至170°C~190°C后保温2h~3h，然后以0. 5°C /min~1°C /min的升温速率升温至 210°C~230°C后保温2h~3h，之后自然降温至75°C~IKTC后保温40min~50min ;所述 m为催化剂的质量，m的单位为g，Q的单位为mL/min ;
[0019] 步骤三、对含有双氧水的原料液进行催化加氢降解双氧水处理，具体过程为：将含 有双氧水的原料液预热至75°C~100°C，将氢气预热至75°C~95°C，然后向步骤二中装填 有活化后的催化剂的固定床反应器中通入预热后的氢气和预热后的原料液，在氢气与原料 液中双氧水的摩尔比为（30~60) : 1，体积空速为10mL/gcat/hr~100mL/gcat/hr的条 件下，利用催化剂对原料液中的双氧水进行催化加氢降解，最后采用冷凝器对催化加氢降 解双氧水后的原料液进行冷凝。
[0020] 上述的方法，其特征在于，步骤一中所述氮气稀释的氢气中氢气的体积百分含量 为35 %~40 %，余量为氮气。
[0021] 上述的方法，其特征在于，步骤三中所述原料液中双氧水的质量百分含量为 0· 05%~5%〇
[0022] 上述的方法，其特征在于，步骤三中所述冷凝的温度为_5°C~5°C。
[0023] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0024] 1、本发明催化剂具有非常高的催化活性和稳定性，能够高效催化降解有机溶剂和 无机溶剂中的双氧水，使之生成水，不产生氧气，转化率大于99. 5% ;并且催化剂单次使用 寿命不低于2000小时，催化剂可再生，再生5次仍然具有较高的催化活性和稳定性。利用 该催化剂催化加氢降解双氧水的效率极高，溶剂的体积空速高达lOmL/gcat/hr~IOOmL/ gcat/hr〇
[0025] 2、本发明采用固定床反应器对原料液中的双氧水进行催化转化，能够连续的对双 氧水进行催化降解，反应条件温和，容易控制。
[0026] 3、本发明催化剂能够催化降解双氧水，效率高，转化率高，处理量大，操作简单，能 耗低。
[0027] 4、本发明催化剂能够催化降解双氧水，反应产物为水（反应方程式： H202+H2.)，能够达到污染物的零排放，绿色环保。
[0028] 5、本发明工艺安全性高，能够安全地降解溶剂中的双氧水，消除实际生产中的安 全隐患，具有广阔的市场前景。
[0029] 下面通过实施例，对本发明技术方案做进一步的详细说明。
【具体实施方式】
[0030] 本发明降解双氧水用催化剂及其制备方法通过实施例1-9进行描述：
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