甲酸液相分解镍基复合催化剂的应用

本文ID：127380

论文字数:19837

论文编号:HG350 论文字数:19837

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。

论文采用沉淀法，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

第1章引言1

1.1 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的物化性质1

1.2 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的生产方法3

1.2.1 二甲胺-甲酸甲酯法3

1.2.2 CO一步法5

1.2.3 三氯乙醛和二甲胺合成法5

1.2.4 氢氰酸-甲醇法6

1.2.5 氨化-羰化法6

1.3 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)国内外的市场状况6

1.3.1 国内DMF发展史6

1.3.2 国外DMF发展史7

1.4 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的主要应用9

1.4.1 气体选择性溶剂9

1.4.2 树脂溶剂10

1.4.3 纺丝溶剂10

1.4.4 用于皮革方面10

1.4.5 聚氨酯涂料系列溶剂10

1.4.6 尼龙涂料系列溶剂10

1.4.7 用作颜料的溶剂10

1.4.8 选择性萃取剂11

1.4.9 结晶和提纯11

1.4.10 反应介质11

1.4.11 用于染料方面12

1.4.12 用于农药方面12

1.4.13 用于医药方面12

1.5 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)工业废水的来源及危害12

1.6 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的工业废水处理方法13

1.6.1 物化法14

1.6.2 生化法14

1.6.3 超临界水氧化法15

1.6.4 化学法15

1.7 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的工业废水回收工艺15

1.8 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)含甲酸有机废水处理方法16

1.9 镍基催化剂17

1.9.1 镍基催化剂简介17

1.9.2 镍基催化剂的制备17

1.10 镍基催化剂对甲酸的分解机理18

1.11 常用催化剂成型研究方法19

1.11.1 油中成型19

1.11.2 挤出成型19

1.11.3 压片成型20

1.11.4 转动成型20

1.13 课题研究的意义及主要内容21

第2 章实验内容22

2.1 实验药品22

2.2 实验仪器与装置23

2.2.1 实验主要仪器23

2.2.2 实验装置图23

2.3 镍锌复合催化剂制备方法与步骤25

2.4 镍锌复合催化剂成型方案的研究27

2.4.1 催化剂成型的实验方案27

2.4.2 催化剂成型的制备流程及步骤27

2.5 原液的配制28

2.6 甲酸浓度分析方法28

2.6.1 配制碱标准溶液28

2.6.2 酸碱滴定测定甲酸溶液酸度29

第3章实验结果及分析30

3.1 催化剂不同制备条件考察30

3.1.1 第二活性组分的筛选30

3.1.2 复合催化剂镍锌配比31

3.1.3 辅助剂添加量31

3.1.4 焙烧条件的影响33

3.2 镍锌催化剂的表征34

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35

3.3.1 反应时间35

3.4 成型后催化剂对甲酸-DMF溶液中甲酸的分解性能37

3.4.1 不同质量分数水溶性淀粉对活性的影响37

3.4.2 不同质量分数PEG20000对活性的影响38

3.5 成型催化剂加入量对活性的影响39

结论41

致谢42

参考文献43