Катализатор для глубокого окисления органических веществ Советский патент 1992 года по МПК B01J23/86 B01D53/36 

Изобретение относится к химической экологии, а именно к утилизации отходов гальванических производств, в частности, полученных при электроимпульсной очистке сточных вод гальванических цехов.

Отходами гальванических производств являются отработанные растворы, содержащие в качестве основных компонентов соединения хрома и примеси меди, цинка и т.п., а также промывные воды, в которых присутствуют те же компоненты, но в меньших концентрациях. Задачу утилизации отходов следует решать комплексно: не только не допустить попадания в окружающую среду токсичных соединений хрома, но и обеспечить дальнейшее использование ценного хромсодержащего сырья.

Известно применение жидких отходов гальванических производств для приготовления хромовомедных катализаторов. Приготовление катализаторов осуществляется путем пропитки носителя оксида алюминия отработанными растворами травления меди

и ее сплавов в концентрированных растворах хромовой кислоты Однако в таком процессе полное извлечение ионов тяжелых металлов из воды не обеспечивается, и стоки производства нуждаются в дополнительной очистке.

Известно также применение твердых отходов гальванических производств в качестве сырья для получения нанесенных хромовомедных катализаторов.

Твердые осадки образуются в ходе очистки с целью регенерации отработанных растворов травления меди и состоят, в основном, из гидроксидов или основных солей тяжелых металлов. Приготовление катализаторов заключается в растворении твердых отходов и пропитке полученным раствором носителя - j-оксида алюминия Однако данное решение требует дополнительных операций растворения труднорастворимых соединений и пропитки сопряженных с затратами времени и реактивов

00

С

vj о

ю ел

со

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является приготовление катализаторов среднетемпературной конверсии оксида углерода путем сливания отработанных хромсодержащих растворов электролитов и раствора сульфата железа с последующим осаждением гидроксидных и карбонатных соединений железа и хрома щелочным осадителем.

К недостаткам данной методики следует отнести необходимость использования вредных реагентов (щелочь), значительное увеличение объемов растворов в ходе сливания реагентов. Кроме того не исключается возможность неполного осаждения токсичных ионов хрома, и, следовательно, проблема очистки стоков в рамках способа не решается.

Целью изобретения является утилизация отходов электроимпульсной технологии очистки сточных вод гальванических производств.

Поставленная цель достигается применением твердых хромсодержащих отходов электроимпульсной очистки стоков гальванических производств в качестве катализаторов глубокого окисления органических соединений.

Отличием предлагаемого подхода является сочетание в одной стадии очистки хромсодержащих сточных вод и получения массивного катализатора,

Для приготовления катализаторов отходы электроимпульсной очистки хромсодержащих стоков гальванических производств состава: FexOy- основа, Сг- 0.5+1,5 мас.%, Мп - до 0,1 мас.%, А - 0,5 мас.% - высушивают на воздухе, подвергают фракционированию (размер зерна 2-3 мл), а затем прокаливают в муфельной печи при 600°С в течение 3 ч.

Каталитическую активность в реакциях ггубокого окисления органических соединений определяют на примере этанола, н-геп- тана и о-ксилола в условиях микропотока при атмосферном давлении в избытке кислорода. Продукты реакции анализируют методом газожидкостной хроматографии. Активность катализаторов оценивают по степени превращения органического вещества.

П р и м е р 1. Применение отходов электроимпульсной очистки сточных вод гальванических производств в качестве катализатора глубокого окисления этанола.

Навеску катализатора 0,5 г помещают в каталитический реактор, через который пропускают пары этанола в потоке газа - носителя - воздуха. Нагрузка на катализатор

составляет 4 Ч О 3 ммоль/г- с по этанолу. Изучают степень превращения этанола в интервале температур 250-300°С. Результаты опытов приведены в табл.1.

П р и м е р 2. Применение отходов электроммпульсной очистки сточных вод гальванических производств в качестве катализатора окисления о-ксилола.

Исследование степени превращения о- ксилола на образце отходов проводится

аналогично описанному в примере 1 за тем исключением, что нагрузка на катализатор составляет 1 -10 ммоль/r-с, а температурный интервал 350-400°С. Данные по степени превращения о-ксилола приведены в

табл.2.

П р и м е р 3. Применение отходов электроимпульсной очистки сточных вод гальванических производств в качестве катализатора глубокого окисления н-гептана.

Исследование степени превращения н- гептана производится аналогично описанному в примерах 1-2 за тем исключением, что в качестве газа-носителя используется

кислородо-воздушная смесь, нагрузка на катализатор составляет 1,2 ммоль/г -с, а температурный интервал - 300-350°С. Результаты опытов представлены в табл.3, Из приведенных примеров видно, что

катализатор на основе отходов электро- импульсиой очистки обладает значительной активностью в реакциях глубокого окисления этанола, н-гептана и о-ксилола. По сравнению с прототипом лредлагаемое изобретение позволяет непосредственно использовать твердые отходы злектроимпульсной очистки стоков гальванических производств в качестве катализаторов. Кроме того, сочетание

электроимпульсной технологии и предлагаемого способа применения твердых отходов позволяет достигнуть эффективной очистки стоков (дополнительной очистки не требуется) и утилизации ценного хромсодержащего

сырья.

Формула изобретения Применение твердых хромсодержащих отходов электроимпульсной очистки сточных вод гальванических производств в качес ве катализатора для глубокого окисления органических веществ.

Таблица 1

Сущность изобретения: в качестве катализатора для глубокого окисления органических веществ предложено использовать твердые хромсодержащие отходы электроимпульсной очистки сточных вод гальванических производств, используемые ранее в качестве сырья для получения нанесенных хромовомедных катализаторов средне- температурной конверсии оксида углерода 3 табл.

Степень превращения этанола

Степень превращения о-ксилола

Степень превращения н-гептана

Таблица 2

Таблица 3