A formaldehid vizes oldatokból való eltávolítására szolgáló katalitikus módszer
C02F1 / 74 - Víztisztító, ipari és háztartási szennyvíz vagy szennyvíziszap (szétválasztás általában B01D; különleges eszközök víztisztító tartályok, az ipari és a háztartási szennyvíz, például az ivóvíz B63J, hozzátéve, hogy a víz ügynökök a korrózió megelőzése C23F , radioaktív anyagokkal szennyezett folyadékok kezelése G21F 9/04)
B82B3 / 00 - Nanostruktúrák gyártása vagy feldolgozása
A szabadalom RU 2548093 tulajdonosai:
Szövetségi állami költségvetés "Voronezh Állami Egyetem" (RU) felsőfokú szakképzés oktatási intézménye
A találmány tárgya eljárás formaldehid oxigénnel való katalitikus oxidációjával történő eltávolítására, és a petrolkémiai, orvosi, vegyi és gyógyszeripari iparban használt szennyvíz kezelésére. A formaldehid vizes oldatok szobahőmérsékleten és atmoszferikus nyomáson történő eltávolítására szolgáló eljárás magában foglalja a formaldehid érintkezésbe hozását a katalizátorral és oxigénnel való oxidálásával. A katalizátor ezüst nanokompozit anyag, egy nagy bázisú anioncserélő OH-formában. Az oxidációt 0,5-5 órán keresztül végezzük, A találmány lehetővé teszi, hogy a formaldehid kezdeti koncentrációját a vizes oldatokból T = 20-25 ° C-on és a légköri nyomáson, egyszerűen és gazdaságosan, akár 60-80% -kal távolítsuk el. 3 pr.
A találmány tárgya eljárások a víz kezelésére oxigénnel végzett katalitikus oxidációval a formaldehid eltávolítása céljából, és a petrolkémiai, orvosi, kémiai, gyógyszerészeti és élelmiszeripari szennyvizek kezelésére használhatók.
Ismeretes, hogy a leghatékonyabb módszer a katalitikus oxidáció. A metán-oxid hangyasavvá oxidálása heterogén V2O5 / TiO2 katalizátorokhoz vezet 100-140 ° C-on. [Popova G.Ya. Chesalov Yu.A. Andrushkevich Т.V. A formaldehid heterogén szelektív oxidációja oxid katalizátorokon. III. Folyékony formaldehidvegyületek Fourier-IR spektroszkópos in situ vizsgálata V-Ti-O katalizátoron. Az oxigén / kinetika és a katalízis hatása. 200. T.41, 4. szám. S.601-607]. Kimutatták, hogy az oxigén jelenléte a reakcióelegyben növeli a részleges oxidáció - hangyasav termékének hozamát.
Ez rendelkezik egy kiváló katalitikus kapacitás Au / CeO2 katalizátor, azzal jellemezve, igen porózus szerkezetűek [június Zhang, Ying Jin, Changyan Li, Yuenian Shen, Li Han, Zhongxue Hu, Xiaowei Di, Zhiliang Liu. Létrehozása háromdimenziós megrendelt makropórusos Au / CeO2 katalizátor szabályozott pórusméretű és azok fokozott katalitikus teljesítményt formaldehid oxidációs / Journal of Physics D: Applied Physics. Vol.39. N.16]. Az oxidáció mértéke az metanal ezt a katalizátort 100% volt hőmérsékleten 75 ° C-on
A AU 552.309 (IPC C02F 1/72, 1977/03/30) szennyvízkezelési formaldehidet hidrogén-peroxiddal kezeljük, adunk a lefolyó jelenlétében platina bevonatú grafit, katalizátort regenerálás úgy történik képességét katódos és anódos polarizációs oldatban 0,1 N. H2S04-t 20-30 percig hetente egyszer. A tisztítás mértéke 96-98%. A kapott hidrogén-peroxid mennyisége szigorúan egyenértékű a vizes oldatban lévő formaldehid mennyiségével.
Így a formaldehid vizes oldatokból való eltávolítása T = 20-25 ° C-on és atmoszferikus nyomáson ismert módszerekkel csak drága nemesfémek jelenlétében lehetséges. A nagyfokú oxidáció elérése érdekében magas hőmérsékleten működő oxidkatalizátorokat alkalmaznak.
A cél a találmány az, hogy egy egyszerű és olcsó módszer eltávolítása elemi alifás aldehidek (formaldehid) vizes oldatokból, amely lehetővé teszi, hogy elérjék a maximális oxidáció mértéke enyhe körülmények között (szobahőmérsékleten és normál nyomáson) módszerével katalitikus oxidációt oxigénnel.
A találmány műszaki eredménye a formaldehid eredeti koncentrációjának 60-80% -a vizes oldatokból való eltávolítása T = 20-25 ° C-on és atmoszferikus nyomáson, egyszerű technológiai tervezéssel és gazdaságos módon.
Műszaki eredmény érhető el egy olyan eljárással, eltávolítására formaldehid vizes oldatokból enyhe körülmények között érintkezésbe hozva a katalizátort alkalmazunk katalizátorként ezüst nanokompozit anyag - anioncserélő és az oxidálást végezzük állandó keverés mellett oxigénsugár.
A katalizátor regenerálását úgy végezzük, hogy átjutunk egy gyengén koncentrált lúgos oldattal, amelyet oxigénnel telítünk.
Ennek az eljárásnak az előnye a katalizátor egyszerű kivonása a reakcióközegből és annak további többszörös felhasználása a katalitikus képesség elvesztése nélkül.
Az aldehidek (karbonsavak) részleges oxidálásából származó termékek szorpcióval távolíthatók el a polimer mátrix rögzített töltőcsoportjaival.
1. példa A formaldehid vizes oldatokból való eltávolítására szolgáló eljárásban a katalitikus oxidációt úgy hajtjuk végre, hogy a katalizátort formaldehid oldattal (1:10 arányban) statikus körülmények között érintkeztetjük folyamatos keverés közben oxigén árammal.
A katalizátor hidroxilionos formájának regenerálására 0,005 M alkáli oldatot vezetünk át az összetett rétegen keresztül dinamikus körülmények között, 100 ml alkáli oldat 1 cm 3 -es összetételére, majd desztillált vizet mosás céljából. Az ezüst részecskék felületén az oxigén előzetes adszorpciója érdekében az összetételt oxigénnel kezeljük.
Ennek eredményeként, egy 30-perces katalitikus oxidáció a formaldehid koncentrációja az oldatban csökken a 0,6 mmol / l és 0,4 mmol / l (33%), két óra után csökken 0,23 mmol / l (62%), és miután öt óra és 0,14 mmol / l között (77%). Többszörös ismétlések ezt a műveletet (6-48 alkalommal) az ugyanazon a mintán a katalizátor nem vezet a veszteséget a katalitikus aktivitás. Mivel a kölcsönhatás elégtelen égésének terméke formaldehid - hangyasav - hidroxil-ionokkal katalizátorral mátrix történik, egyrészt, a sav semlegesítése, és másrészt, a formiát anion szorpciós kompozit jelenléte miatt magas koncentrációban való rögzített pozitív töltés központok a mátrixban. Így a formaldehid tökéletlen oxidációjával sem változik az oldat pH-ja.
2. példa Az ezüst-anioncserélő nanokompozit katalizátor katalitikus oxidációját és szintézisét az 1. példa szerint végezzük. A redukálószer ebben az esetben nátrium-bór-hidrid lúgos oldata. A szintetizált nanokompozitot 60 nm-es fém nanorészecskék aggregátumának nagysága és 0,2 mg · eq / cm 3 ezüst kapacitása jellemzi. A katalizátor előkezelését és regenerálását az 1. példában ismertetjük.
30 perces katalitikus oxidáció következtében a formaldehid koncentrációja az oldatban 0,6 mmol / l-ről 0,2 mmol / l-re (66,7%) csökken. Fontos, hogy ezen katalizátor jelenlétében ugyanolyan mértékű metanol eltávolítást érjünk el 30 perces oxidáció eredményeként, mint az előző példában 2 óra elteltével.
3. példa Katalitikus oxidációs katalizátor és szintézisét nanokompozit ezüst - anioncserélőt szerint hajtjuk végre, hogy az 1. példa szerint aminoanionoobmennoy vegye porózus polimer mátrix AV 17-2P, az ioncserélő kapacitása 2,5 mg · ekv / cm 3. A szintetizált nanokompozit jellemzi a méret aggregátumok fém nanorészecskék 30-60 nm, és a kapacitása 1,34 mg ezüst · ekv / cm 3. eljárás a katalizátor előkezelése és a regenerálás 1. példában leírt módon.
Ennek eredményeként, 30 perc katalitikus oxidációja a formaldehid koncentrációja az oldatban csökken a 0,6 mmol / l és 0,3 mmol / l (50%), két óra után csökken 0,25 mmol / l (58%), és öt óra elteltével legfeljebb 0,15 mmol / l (75%).
Eljárás eltávolítására formaldehid vizes oldatokat szobahőmérsékleten és atmoszferikus nyomáson, aminek eredményeként az oxidációs oxigénnel hozva érintkezésbe katalizátor, azzal jellemezve, hogy a katalizátorként alkalmazott ezüst nanokompozitanyag - egy erősen bázikus anioncserélőt OH - -forma, és a reakciót egy 0,5- 5 óra