DMF回收工艺中镍基复合催化剂的制备及应用性能的研究

本文ID：127370

论文字数:16108

论文编号:HG340 论文字数:16108

摘要

本文针对工业上普遍存在的N, N-二甲基甲酰胺(DMF)分解产生甲酸，影响产品质量和回收率等生产难题，根据低浓度甲酸催化分解的原理，制备催化甲酸分解镍基复合催化剂，并对其应用性能进行研究。

采用沉淀法，以Ni(NO3)2·6H2O为主盐，掺杂第二活性组分金属Zn(NO3)2·6H2O，以体积比4:1的乙醇-水溶液为溶剂，以草酸作为沉淀剂，并通过辅助剂柠檬酸进行改性，在适宜温度下沉淀、过滤、干燥、焙烧后制备镍锌复合催化剂。通过改变制备条件，发现在镍锌摩尔比1：1.5复合，柠檬酸添加量20%（质量比），60℃反加沉淀，60℃老化4 h，500℃氮气氛围中焙烧4h时，制得有较高催化活性的镍锌复合催化剂。对催化剂进行催化分解实验，在催化剂用量为17.5g·L-1时，对含甲酸4%（质量）的甲酸-DMF溶液的催化分解率为92.70%。

制备的镍基复合催化剂紧贴实际工艺，具有对甲酸催化分解活性高、对环境污染轻微、工艺简单，原料价格便宜，应用效果良好等特点。

关键词甲酸镍基复合催化剂催化分解

1 绪论1

1.1 N,N-甲基甲酰胺（DMF）的物化性质1

1.2 DMF生产方法2

1.2.1 二甲胺-甲酸甲酯法2

1.2.2 CO一步法4

1.2.3 三氯乙醛和二甲胺合成法4

1.2.4 氢氰酸-甲醇法4

1.2.5 氨化-羰化法5

1.3 DMF应用5

1.3.1 气体选择性溶剂5

1.3.2 纺丝溶剂6

1.3.3 树脂溶剂6

1.3.4 用于皮革方面6

1.3.5 聚氨酯涂料系列溶剂6

1.3.6 尼龙涂料系列溶剂选择性萃取剂7

1.3.7 用作颜料的溶剂7

1.3.8 尼龙涂料系列溶剂7

1.3.9 结晶和提纯7

1.3.10 用于染料方面7

1.3.11 用于农药方面7

1.3.12 用于医药方面7

1.4 DMF的废水来源及危害8

1.5 DMF废水处理方法8

1.5.1 物化法8

1.5.2 生化法9

1.5.3 超临界水氧化法10

1.5.4 化学法10

1.6 DMF回收工艺10

1.7 含甲酸有机废水处理方法11

1.8 镍基催化剂常见制备方法12

1.8.1 溶胶－凝胶法12

1.8.2 电化学法12

1.8.3 沉淀法12

1.9 常用催化剂成型研究方法13

1.9.1 油中成型13

1.9.2 挤出成型13

1.9.3 压片成型13

1.9.4 转动成型14

1.10 题研究意义及内容14

1.10.1 课题的研究意义14

1.10.2 主要研究内容14

2 实验内容15

2.1 实验药品15

2.2 实验仪器与装置15

2.2.1 实验主要仪器15

2.2.2 实验装置图16

2.3 镍锌复合催化剂制备方法与步骤18

2.4 镍锌复合催化剂成型方案的研究20

2.4.1 催化剂成型的实验方案20

2.4.2 催化剂成型的制备流程及步骤20

2.5 原液的配制21

2.6 甲酸浓度分析方法21

2.6.1 配制碱标准溶液21

2.6.2 酸碱滴定测定甲酸溶液酸度22

3 实验结果及分析23

3.1 催化剂不同制备条件考察23

3.1.1 第二活性组分的筛选23

3.1.2 复合催化剂镍锌配比24

3.1.3 辅助剂添加量24

3.1.4 焙烧条件的影响26

3.2 镍锌催化剂的表征27

3.3 镍锌复合催化剂原粉对甲酸-DMF溶液中甲酸的分解性能29

3.3.1 反应时间29

3.3.2 催化剂用量29

3.4 成型后催化剂对甲酸-DMF溶液中甲酸的分解性能30

3.4.1 不同质量分数水溶性淀粉对活性的影响30

3.4.2 不同质量分数PEG20000对活性的影响31

3.5 成型催化剂加入量对活性的影响32

结论35

致谢35

参考文献36