電-多相催化過程及其反應器的製作方法
2024-04-06 15:27:05
專利名稱：電-多相催化過程及其反應器的製作方法
技術領域：
本發明涉及化學反應的催化領域，具體地說就是提供了一種利用催化劑活性組分和電激活的共同作用使反應分子活化，能在較溫和的條件下，高效率的實現化學變化過程的方法及其裝置。
為了加快某些化學反應的過程，提高生產效率，通常要對化學反應過程進行催化，最常用的是化學催化法，即在化學反應過程中加入某些化學物質作催化劑，這些催化劑實質上參與了化學反應，使反應的活化能降低，從而加速了化學反應的進行，但在反應最終結束後，催化劑的結構及質量均不發生變化。另外，還有光催化電催化等催化方式。電催化時，反應物直接從電極上獲得活化，並且反應也在電極上進行，可以用Nernst公式進行計算。但到目前為止，所有的催化過程都是單一地進行的，尚未見到複合型催化的報導。
本發明的目的是提供一種複合型的催化方式及其裝置，使得化學反應能在較溫和的條件下高效率的實現，即電一多相催化過程及其反應器。
本發明的基本內容是，把化學催化與電催化過程複合到一起，利用催化劑活性組分和電激活的共同作用，使反應分子活化，即電-多相催化過程。為實現這一催化過程設計的電-多相催化反應器，由器壁、電極及催化劑構成，催化劑可以是擔載型的也可以是非擔載型的，放置在電極之間，催化劑可與電極直接接觸，也可以通過導電介質接觸。催化劑可以為一種或幾種過渡金屬如Pt，Pd，Ru，Rh，Fe，Co，Ni，Ti，Zr，La，V，Nb，Cr，Mo，W，Mn，Cu，Ag或其氧化物或金屬的其他化合物，或者一種或幾種Zn，Mg，Ca，Ba或其化合物，還可以加入第一族元素或稀土元素或其化合物作為助劑。當催化劑為擔載型時，擔載物可以為Al2O3，SiO2，TiO2分子篩，活性炭及合成材料。電極可用石墨、Ru-Ti或不鏽鋼材料製成，可以是兩個平行電極，也可以製成中間一根棒狀電極圍以園筒形的另一電極。本發明用於啤酒廠的廢水淨化處理時有良好的效果，可以將高達3000左右的COD值降低到200的可排放標準。此時應將催化劑用一種或幾種Cu，Mn，Ni，Ti，Fe，La，Zr或其氧化物或其化合物製成擔載型的，配方如下催化物 擔載物0.1～10 餘量還可加入稀土化合物作助劑，配方如下催化物 助劑 擔載物0.1～10 0.1～10 餘量下面結合附圖詳述一實施例。
附
圖1為圓筒型電多相催化反應器示意圖;
附圖2為啤酒廠廢水淨化處理過程流程圖。
圖中1、器壁;2、催化劑;3、電極。
實施例用活性碳作擔載物，催化劑的配方如下CuO+Fe2O3活性炭10 90電極採用石墨材料製作成三個如附圖1所示的處理器，處理器的大小按廢水流經處理器的時間為20分鐘設計。最初廢水的COD值，COD＝3000mg/l，一級處理後，COD≈1300mg/l，二級處理後，COD≈600mg/l，經第三級處理後，COD≈200mg/l，達到可排放標準。
啤酒廠的廢水中COD值高，排放量大，對生態環境有很大危害，急需治理。一般採用生化法進行處理，需要建池，佔地面積大，投資費用高，並且對人口廢水有一定要求，PH值需要不斷調節以維護細菌的正常生長，預處理比較複雜，特別是北方冬天氣溫較低，處理效果不盡理想。而本發明用於啤酒廠的廢水處理則有以下幾點好處1、在常溫常壓下即可進行，處理過程簡單、易於操作。
2、投資少，與生化法處理相比，本發明的投資可以減少60%。
總之，本發明是一項全新的技術，必將擴展化學研究的領域，在開拓新的反應過程，建立新流程，生產新的產品方面起重大作用。並且本發明用於啤酒廠的廢水處理，對廢水條件要求不高，大幅度減少投資可為環境保護、防治汙染作出貢獻。
權利要求
1.一種催化過程，其特徵是將化學催化和電催化複合起來，利用催化劑活性組分和電激活的共同作用，使反應分子活化，從而使得化學變化能在較溫和的條件下，高效率的實現。
2.一種為實現權利要求1所述電一多相催化過程而設計的電一多相催化反應器，其特徵在於(1)催化反應器由器壁、電極及催化劑構成;(2)催化劑可以是擔載型的也可以是非擔載型的，放置在電極之間;(3)催化劑可與電極直接接觸，也可通過導電介質接觸。
3.按權利要求2所述催化反應器，其特徵在於催化劑可以做如下選擇(1)一種或幾種過渡金屬如Pt，Pd，Ru，Rh，Fe，Co，Ni，Ti，Zr，La V，Nb，Cr，Mo，W，Mn，Cu，Ag或其氧化物或金屬的其他化合物;(2)一種或幾種Zn，Mg，Ca，Ba或其化合物;
4.按權利要求3所述催化反應器，其特徵在於所述催化劑還可加入第一族元素或稀土元素或其化合物作為助劑。
5.按權利要求2所述催化反應器，其特徵在於當催化劑為擔載型時，擔載物可以為Al2O3，SiO2，TiO2分子篩，活性炭及合成材料。
6.按權利要求2所述催化反應器，其特徵在於，電極可用石墨，Ru-Ti或不鏽鋼材料製成，可以做成平行電極，也可以做成中間一根棒狀電極，圍以園筒形的另一電極。
7.按權利要求2～6所述電一多相催化反應器，當其作啤酒廠廢水淨化處理器時，其特徵在於可用一種或幾種Cu，Mn，Ni，Ti，Fe，La，Zr或其氧化物或其化合物製成擔載型催化劑，其含量範圍如下(重量百分比)催化物 擔載物0.1～10 餘量
8.按權利要求7所述催化反應器，其特徵在於催化劑還可加入稀土化合物作為助劑，催化劑的成份如下催化劑 助劑 擔載物0.1～10 0.1～10 餘量
全文摘要
本發明涉及化學反應的催化領域，即提供了一種電-多相催化反應過程及其反應器，本發明的主要內容是將化學催化和電催化複合起來，利用催化劑活性組分和電激活的共同作用，使反應分子活化，從而使得化學變化能在較溫和的條件下，高效率的實現。本發明用於啤酒廠的廢水處理，可在常溫常壓下操作，並且大幅度降低投資。
文檔編號C02F1/46GK1078171SQ9210615
公開日1993年11月10日 申請日期1992年4月27日 優先權日1992年4月27日
發明者謝茂松 申請人:中國科學院大連化學物理研究所