專利名稱：次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法。
背景技術(shù)：
高濃度含氯廢氣在工業(yè)生產(chǎn)中較為常見，特別是有色金屬冶煉行業(yè)，常用的處理方法是通過冷卻除水、干燥除水、壓縮儲(chǔ)存，最后成為工業(yè)原料。而在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，從回收成本、運(yùn)輸成本等因素綜合考慮，不適宜將氯氣進(jìn)行收集并作為工業(yè)使用或銷售，因而只能進(jìn)行無(wú)害化處理。高濃度含氯廢氣的無(wú)害化處理，常見的方式為用堿吸收法，即以堿溶液為吸收劑 吸收含氯廢氣，常用吸收劑有氫氧化鈉溶液等。與此同時(shí)，吸收后帶來(lái)了另一個(gè)問題，產(chǎn)生了含有次氯酸鈉的廢水，而次氯酸鈉為不穩(wěn)定物質(zhì)，如不進(jìn)行處理，次氯酸鈉很容易受到外界環(huán)境影響重新分解生成氯氣，造成二次污染，為此，我們要在現(xiàn)場(chǎng)直接將其無(wú)害化處理。堿溶液中次氯酸鈉的無(wú)害化處理，即將次氯酸鈉催化分解成無(wú)害的氯化鈉和氧氣。
催化刑
2NaC10- 2NaCl+02 t上述催化反應(yīng)在一分解塔中進(jìn)行，所述分解塔下部設(shè)有次氯酸鈉廢液進(jìn)口，中部為催化劑填層，上部為氯化鈉溶液出口、氧化物排氣口和溢流外排口。廢液一般含有0. 1% 5%的次氯酸鈉、5% 10%的氯化鈉等，PH值為7 12，流速為0 2. 2X 10 /s，溫度為20°C 70°C，長(zhǎng)期有大量氧氣泡產(chǎn)生?？梢姡呋磻?yīng)中次氯酸鈉廢液是具有強(qiáng)腐蝕性的流動(dòng)液體，催化劑要能長(zhǎng)期穩(wěn)定均勻的分布于該廢液中才能高效的發(fā)揮其催化活性。因此，催化劑的存在狀態(tài)對(duì)催化反應(yīng)十分重要。上述催化反應(yīng)所需的催化劑為粉末狀，倘若直接將粉末催化劑裝載于分解塔中，由于水流的帶動(dòng)，可能出現(xiàn)兩種狀況，或隨水流被帶走流失，或沉積于底部分布不均。因此，需要有能承載該粉末催化劑的載體。催化劑載體，能使粉末催化劑具有合適的形狀、尺寸和機(jī)械強(qiáng)度，以符合工業(yè)反應(yīng)器的操作要求；還可使活性組分分散在載體表面上，獲得較高的比表面積，提高單位質(zhì)量活性組分的催化效率。催化劑載體的種類繁多，但針對(duì)高溫和高腐蝕性的催化劑使用環(huán)境，陶瓷載體是優(yōu)選的方案。如何在不影響催化活性的情況下將上述催化反應(yīng)中粉末催化劑粘附于陶瓷載體呢？現(xiàn)有的方法是直接將粉末催化劑與陶瓷載體燒結(jié)。但是，燒結(jié)溫度需達(dá)到600°c以上，這就嚴(yán)重限制了某些不耐溫粉末催化劑的承載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法。該方法使次氯酸鈉分解用粉末狀催化劑在完全不影響催化活性的條件下粘附于陶瓷載體上，從而使該粉末狀催化劑能長(zhǎng)期穩(wěn)定均勻的分布于次氯酸鈉廢液中高效的發(fā)揮其催化活性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，依次包括以下步驟a.陶瓷載體的表面清潔和粗糙處理用氫氟酸溶液浸泡陶瓷載體,而后用水清洗并晾干；b.第一次粘附 用PTFE乳液浸泡陶瓷載體，而后滾涂粉末催化劑；c.第二次粘附在經(jīng)第一次粘附后的陶瓷載體表面噴灑PTFE乳液，此次PTFE乳液濃度小于第一次粘附所用PTFE乳液濃度，而后再次滾涂粉末催化劑；d.第三次粘附在經(jīng)第二次粘附后的陶瓷載體表面噴灑PTFE乳液，此次PTFE乳液濃度小于第二次粘附所用PTFE乳液濃度,而后晾置；e.烘干處理將經(jīng)第三次粘附的陶瓷載體進(jìn)行烘干，烘干最高溫度為100_13(TC，而后自然冷卻，密封保存。為保證粘附在陶瓷載體上的粉末催化劑有足夠的量和強(qiáng)度，因而采取了多次粘附。由于PTFE乳液在加熱脫水前并無(wú)太多粘性，因此第一次粘附時(shí)，需采用較高濃度的PTFE乳液。盡管如此，經(jīng)第一次粘附后的陶瓷載體上僅有80%左右的粉末催化劑被粘附上，因而進(jìn)行第二次粘附。第二次上膠不可直接將填料直接浸沒于PTFE乳液內(nèi)，否則會(huì)使第一次粘附上的大量粉末催化劑流失，因而采用噴灑方式。第二次粘附，陶瓷載體表面上99%的面積上粘附有粉末催化劑。之所以進(jìn)行第三次粘附，是為保證粘附上去的粉末催化劑有一層網(wǎng)狀的外部保護(hù)。如此之后，當(dāng)被粘附了粉末催化劑的陶瓷載體經(jīng)烘干后，外部、中部、內(nèi)部的PTFE會(huì)形成一整體，且又非封閉。所述PTFE,全稱 Poly tetra fluoro ethylene ptfe,中文名稱聚四氟乙烯。PTFE乳液是一種含聚四氟乙烯高分子化學(xué)材料。PTFE完全固化溫度需要達(dá)到360°C以上，烘干最高溫度為100-130°C，既能保證PTFE乳液處于完全脫水的粘性狀態(tài)，還不會(huì)降低不耐溫粉末催化劑的催化活性。作為優(yōu)選，步驟a中，氫氟酸溶液的濃度為I. 5 3%，浸泡時(shí)間為2 3小時(shí)，清洗用水為先自來(lái)水，后純水。清除表面雜質(zhì)，且使陶瓷載體表面經(jīng)氫氟酸適度腐蝕后擁有良好粗糙度，有利于后續(xù)粘附。氫氟酸的濃度不可過高，時(shí)間不可過長(zhǎng)，以上濃度和時(shí)間較佳，否則會(huì)造成陶瓷載體腐蝕嚴(yán)重而變脆，失去足夠強(qiáng)度。作為優(yōu)選，步驟b中，第一次粘附的PTFE乳液濃度為30 40%。濃度低于30%時(shí)，會(huì)使第一次粘附效果過差，濃度高于40%時(shí)，第一次粘附效果基本沒明顯改變，浪費(fèi)材料。作為優(yōu)選，步驟b中，在第一次粘附的PTFE乳液中加入消泡劑，所述消泡劑為75%的酒精。可以減輕操作過程中PTFE乳液產(chǎn)生過多氣泡，而影響陶瓷載體表面上PTFE乳液的附著量。作為優(yōu)選，步驟c中，第二次粘附的PTFE乳液濃度為20 25%。濃度過高會(huì)使第一次粘附的粉末催化劑被封閉的過于厲害，過低則不利于第二次的粘附，以上數(shù)據(jù)是根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)得出。作為優(yōu)選，步驟d中，第三次粘附的PTFE乳液濃度為3 4%。當(dāng)濃度高于5%時(shí)，生產(chǎn)出來(lái)的成品表面被PTFE封閉的過于厲害，影響了最外層的催化活性，濃度低于2%時(shí)，無(wú)法起到一個(gè)鎖定粉末催化劑作用。 作為優(yōu)選，步驟b和c中，采用滾動(dòng)器進(jìn)行滾動(dòng)粘附，滾動(dòng)器的轉(zhuǎn)速為35 55轉(zhuǎn)/分鐘，每次旋轉(zhuǎn)8 10圈。以滾動(dòng)的形勢(shì)進(jìn)行粘附，不但有利于粘附的均勻性，而且滾動(dòng)中有一個(gè)相互碾壓的力，使粘附更牢。以上數(shù)據(jù)由大量試驗(yàn)而得，轉(zhuǎn)速和圈數(shù)在此范圍內(nèi)時(shí)，粘附的效果最好，包括粘附的量和粘附的牢度。作為優(yōu)選，步驟d中，自然晾置I 2個(gè)小時(shí)。自然晾置，可使其部分水分自然脫除，防止水分過多下直接烘干造成收縮厲害而發(fā)生大量粘附后的粉末催化劑脫落。 作為優(yōu)選，步驟e中，采用烘箱進(jìn)行烘干，前I 2小時(shí)溫度設(shè)定在70 80°C，后3 4小時(shí)溫度設(shè)定在120 130°C，自然冷卻在相對(duì)環(huán)境濕度為65%以內(nèi)的情況下進(jìn)行。烘干的溫度先較低溫度，后較高溫度，防止水分過多下直接烘干造成收縮厲害而發(fā)生大量粘附后的粉末催化劑脫落。烘干最高溫度為120-130°C。此溫度下PTFE乳液完全脫水且粘性更優(yōu)，使其即能粘接粉末催化劑，又不至于使粉末催化劑被PTFE完全封閉，從而保證催化劑具有足夠的活性表面。作為優(yōu)選，所述陶瓷載體為陶瓷拉西環(huán)。陶瓷拉西環(huán)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)粘附；有足夠的強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性和極佳的耐溫性；價(jià)格低廉。粘有催化劑的拉西環(huán)堆放于次氯酸鈉分解塔的催化劑填層，有足夠的孔隙率，能讓液體輕易流過，且同時(shí)使催化劑分布效果均勻，達(dá)到了空間的合理利用，實(shí)現(xiàn)了最佳催化分解效果。按照本發(fā)明的技術(shù)方案，次氯酸鈉分解用粉末狀催化劑在完全不影響催化活性的條件下粘附于陶瓷載體上，從而使該粉末狀催化劑能長(zhǎng)期穩(wěn)定均勻的分布于次氯酸鈉廢液中高效的發(fā)揮其催化活性。同時(shí)本發(fā)明還可適用于不耐溫粉末催化劑承載。此外，生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，工藝推廣性強(qiáng)，設(shè)備投資小，原料采購(gòu)方便，產(chǎn)品適應(yīng)性和針對(duì)性強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例I粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，依次包括以下步驟a.陶瓷載體的表面清潔和粗糙處理陶瓷載體采用050的陶瓷拉西環(huán)。將一定濃度的氫氟酸溶液與自來(lái)水在PP槽內(nèi)配制成濃度I. 5%的氫氟酸溶液。將050的陶瓷拉西環(huán)用尼龍網(wǎng)袋裝袋，并將其浸泡于I. 5%的氫氟酸溶液中，完全浸沒，維持3小時(shí)。3小時(shí)候后，將陶瓷拉西環(huán)撈出，用自來(lái)水清洗數(shù)次，再用純水清洗數(shù)次，晾干，待用。
b.第一次粘附將濃度為60%的PTFE乳液與純水配制成濃度為30%、20%和4%的三種PTFE乳液，30%的PTFE乳液中加入適量消泡劑(75%的酒精)，待用。將預(yù)處理過的陶瓷拉西環(huán)裝入一個(gè)網(wǎng)袋中，浸沒在濃度為30%的PTFE乳液中，數(shù)秒后提起，浙片刻，倒入滾動(dòng)器中，加入適量粉末催化劑，插封蓋口，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至35圈/分鐘，旋轉(zhuǎn)10圈后，將粘有催化劑的拉西環(huán)倒出，待用。c.第二次粘附用油漆噴槍裝載20%的PTFE乳液，向粘有粉末催化劑的拉西環(huán)噴灑，使其基本濕透，而后再倒入滾動(dòng)裝置，再一次加入適量粉末催化劑，封口，開啟轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)圈后倒出。d.第三次粘附 向第二次粘附后的拉西環(huán)上再一次噴灑濃度為4%的PTFE乳液，最后晾置2個(gè)小時(shí)。e.烘干處理將以上粘附有催化劑的拉西環(huán)移入烘箱進(jìn)行烘干處理，前2小時(shí)溫度控制在70°C，后3小時(shí)控制在130°C。再在相對(duì)濕度為65%以內(nèi)的環(huán)境中自然冷卻至常溫，即得成品。將成品用雙層袋包裝，密封。觀察成品表面催化劑的附著情況，完全覆蓋。將以上方式制得的成品用80 90°C的熱水在0. 35米高度處自然流下進(jìn)行沖擊，持續(xù)10分鐘，成品表面經(jīng)觀察基本無(wú)脫落情況，此效果滿足實(shí)際工程使用條件。實(shí)施例2按照所述相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但按照表I改變氫氟酸溶液濃度和浸泡時(shí)間、三次粘附的PTFE乳液濃度及烘干溫度和時(shí)間等工藝條件。成品的表面催化劑附著量及脫落試驗(yàn)結(jié)果也列入表I。實(shí)施例3按照所述相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但按照表I改變氫氟酸溶液濃度和浸泡時(shí)間、三次粘附的PTFE乳液濃度及烘干溫度和時(shí)間等工藝條件。成品的表面催化劑附著量及脫落試驗(yàn)結(jié)果也列入表I。實(shí)施例4按照所述相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但按照表I改變氫氟酸溶液濃度和浸泡時(shí)間、三次粘附的PTFE乳液濃度及烘干溫度和時(shí)間等工藝條件。成品的表面催化劑附著量及脫落試驗(yàn)結(jié)果也列入表I。實(shí)施例5按照所述相同步驟重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1，但按照表I改變氫氟酸溶液濃度和浸泡時(shí)間、三次粘附的PTFE乳液濃度及烘干溫度和時(shí)間等工藝條件。成品的表面催化劑附著量及脫落試驗(yàn)結(jié)果也列入表I。表I
權(quán)利要求
1.次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，其特征在于依次包括以下步驟 a.陶瓷載體的表面清潔和粗糙處理 用氫氟酸溶液浸泡陶瓷載體，而后用水清洗并晾干； b.第一次粘附 用PTFE乳液浸泡陶瓷載體，而后滾涂粉末催化劑； c.第二次粘附 在經(jīng)第一次粘附后的陶瓷載體表面噴灑PTFE乳液，此次PTFE乳液濃度小于第一次粘附所用PTFE乳液濃度，而后再次滾涂粉末催化劑； d.第二次粘附 在經(jīng)第二次粘附后的陶瓷載體表面噴灑PTFE乳液，此次PTFE乳液濃度小于第二次粘附所用PTFE乳液濃度,而后晾置； e.烘干處理 將經(jīng)第三次粘附的陶瓷載體進(jìn)行烘干，烘干最高溫度為100-13(TC，而后自然冷卻，密封保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，其特征在于步驟a中,氫氟酸溶液的濃度為I. 5 3%,浸泡時(shí)間為2 3小時(shí),清洗用水為先自來(lái)水，后純水。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，其特征在于步驟b中，PTFE乳液的濃度為30 40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，其特征在于步驟b中，PTFE乳液中加入消泡劑，所述消泡劑為75%的酒精。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，其特征在于步驟c中，PTFE乳液的濃度為20 25%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，其特征在于步驟d中，PTFE乳液的濃度為3 4%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，其特征在于步驟d中，晾置時(shí)間為I 2個(gè)小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，其特征在于步驟b和c中，采用滾動(dòng)器進(jìn)行滾動(dòng)粘附，滾動(dòng)器的轉(zhuǎn)速為35 55轉(zhuǎn)/分鐘，每次旋轉(zhuǎn)8 10圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，其特征在于步驟e中，采用烘箱進(jìn)行烘干，前I 2小時(shí)溫度設(shè)定在70 80°C，后3 4小時(shí)溫度設(shè)定在120 130°C，自然冷卻在相對(duì)環(huán)境濕度為65%以內(nèi)的情況下進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法，其特征在于所述陶瓷載體為陶瓷拉西環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及次氯酸鈉分解用粉末催化劑粘附于陶瓷載體的方法。該方法依次包括以下步驟a.用氫氟酸溶液浸泡陶瓷載體，而后用水清洗并晾干；b.用PTFE乳液浸泡陶瓷載體，而后滾涂粉末催化劑；c.表面噴灑PTFE乳液，濃度小于第一次粘附，而后再次滾涂粉末催化劑；d.表面噴灑PTFE乳液，濃度小于第二次粘附，而后晾置；e.烘干處理烘干，烘干最高溫度為100-130℃，而后自然冷卻，密封保存。本發(fā)明使次氯酸鈉分解用粉末狀催化劑在完全不影響催化活性的條件下粘附于陶瓷載體上，從而使該粉末狀催化劑能長(zhǎng)期穩(wěn)定均勻的分布于次氯酸鈉廢液中高效的發(fā)揮其催化活性；還可適用于不耐溫粉末催化劑承載。
文檔編號(hào)C02F1/58GK102671715SQ201210089930
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者俞圣杰, 姚紀(jì)業(yè), 姜先, 孫翌釗, 徐鋒, 許錚, 金佩程 申請(qǐng)人:杭州中環(huán)化工設(shè)備有限公司