水钠锰矿型二氧化锰在低温催化分解甲硫醇中的应用

本发明属于热催化，具体涉及一种低温催化分解甲硫醇的水钠锰矿催化剂的制备方法及其应用

背景技术：

1、甲硫醇是一种具有烂菜心味道的典型含硫挥发性有机污染物，其具有极低的嗅觉阈值，为0.0021 ppm。甲硫醇广泛存在于石油工业、污水/废水处理厂和卫生填埋场中，其浓度在数十到数百ppm之间，高浓度甲硫醇会毒害人体神经系统，引起酸雨，腐蚀反应器，使化学工业中的催化剂失活。随着我国环保力度的深入，加强甲硫醇尾气处理和防范显得刻不容缓，因此对于工业生产过程中的甲硫醇尾气治理的研究工作具有重要的现实意义。

2、目前关于甲硫醇的去除方法有：吸附法、化学吸收法、生物法及催化分解法等，其中催化分解法被认为是目前最适宜的脱除方法，其具有转化效率高、成本低、能将污染性的甲硫醇转化为ch4、co等含碳化工产品，因而成为当下环境领域的研究热点。近年来，铈基催化剂、分子筛及其改性催化剂常被用作甲硫醇催化分解的催化剂。但是它们仍然存在许多缺点，如：易积碳失活、分解温度高等。因此，为实现甲硫醇的高效去除，寻求一种制备方法简单、活性更好、能耗更低的催化剂是关键。

3、不仅如此，在褐煤气化过程中，不可避免会产生大量的水分子，水分子的存在对催化剂起着关键的作用。此前在挥发性有机污染（vocs）的研究中表明，水分子的存在影响催化反应的进行，如水分子的存在有可能会促进反应的进行进而利于污染物的去除，但在一些反应中水分子的存在也会抑制催化反应的进行使得催化剂快速失活。

技术实现思路

1、本发明提供了一种水钠锰矿型二氧化锰在低温催化分解甲硫醇中的应用，所述水钠锰矿型二氧化锰通过简单的水热合成法合成，有很好的低温分解甲硫醇的效果。本发明水钠锰矿型二氧化锰具有制备方法简单、成本低廉、制作时间短、耗能少、低温催化效果好等特点。

2、本发明中水钠锰矿型二氧化锰是将高锰酸钾和草酸铵溶解在去离子水中，并搅拌混匀，然后在80℃-100℃下反应22-26h，反应产物经离心收集沉淀，沉淀洗涤干燥制得。

3、所述高锰酸钾的用量为18-22mmol，草酸铵用量为8-12mmol，混合搅拌时间为1-3h，洗涤次数为2-4次，干燥是在100-110℃处理11-13h。

4、上述方法具体操作时，是将含50-10000ppm甲硫醇的气体（n2）通入装有水钠锰矿型二氧化锰的反应器中，在30-400℃、空速1000-100000 h-1下反应，实现甲硫醇的分解。

5、本发明另一目的是将上述水钠锰矿型二氧化锰在h2o存在条件下，对甲硫醇进行催化分解，其中h2o在待处理气体中的体积含量为20-50%。

6、与现有技术比，本发明具有如下优点：

7、（1）本发明水钠锰矿型二氧化锰制备方法简单，成本低廉，制备时间短；

8、（2）本发明水钠锰矿型二氧化锰使用时能耗低，能在低温（30℃）下将甲硫醇完全催化分解；

9、（3）实际工业条件中，会存在大量的水分子，在水分子的存在下，本发明制得的水钠锰矿型二氧化锰能在不同湿度下对甲硫醇进行催化分解，相对湿度为20%时，水钠锰矿型二氧化锰能在100h内不失活。

技术特征：

1.一种水钠锰矿型二氧化锰在低温催化分解甲硫醇中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：水钠锰矿型二氧化锰是将高锰酸钾和草酸铵溶解在去离子水中，并搅拌混匀，然后在80 ℃-100 ℃下反应22-26 h，反应产物经离心收集沉淀，沉淀洗涤干燥制得。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：高锰酸钾的用量为18-22 mmol，草酸铵用量为8-12 mmol。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：含50-10000 ppm甲硫醇的气体在30-400℃、水钠锰矿型二氧化锰作用下反应，实现甲硫醇的分解。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：含50-10000 ppm甲硫醇的气体在30-400℃、湿度20-50%、水钠锰矿型二氧化锰作用下反应，实现甲硫醇的分解。

技术总结
本发明公开了一种水钠锰矿型二氧化锰在低温催化分解甲硫醇中的应用，所述水钠锰矿型二氧化锰是将高锰酸钾和草酸铵溶解在去离子水中，并搅拌混匀，然后在80‑100℃下反应22‑26 h，反应产物经离心收集沉淀，沉淀洗涤干燥制得；本发明水钠锰矿型二氧化锰催化分解甲硫醇结果显示在温度30℃时就能完全分解甲硫醇，转化率为100%，且本发明所制备的水钠锰矿催化剂具有较好的稳定性与再生性能；相比于现有的其他催化剂，本发明提供的水钠锰矿催化剂具有优异的低温催化效果，且低湿度的水蒸气更有利于甲硫醇的分解；本发明制备方法简单、能耗低，为今后开发低温高效的催化剂提供了一个新的方法与思路。

技术研发人员：罗永明,苏红,刘江平,龚陈浩,胡亚楠,熊家芹,管鑫,侯绍天
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13