[发明专利]一种用于氯代芳香烃脱氯加氢的催化剂及制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及负载型双金属催化剂，具体涉及一种用于氯代芳香烃脱氯的加氢催化剂及制备和使用方法。

背景技术

氯代有机化合物是重要的化工原料、有机合成中间体和有机溶剂，广泛地应用于化工、医药、农药、染料、电子等行业。然而，氯代有机物广泛应用的同时也对人类健康和环境构成日益严重的威胁。例如，很多有机氯农药（林丹、艾氏剂和狄氏剂等）以及氯苯类、氯代酚类化合物具有毒性及“三致效应”（致癌、致畸、致突变）；多氯联苯的广泛应用、存在及在食物链中的富集对人体的危害更为严重；城市废物焚烧及氯代有机化合物生产过程中释放的二噁英（PCDD/Fs）被世界卫生组织列为一级致癌物质。联合国环境署《关于持久性有机污染物（POPs）的斯德哥尔摩公约》第一批公布的3类12种受控化学物质均为氯代有机化合物。因此，如何有效消除氯代有机废物对人类健康的危害及环境的污染已经迫在眉睫。

目前，氯代有机化合物污染物消除的方法主要包括生物降解、光催化降解、焚烧、湿法催化氧化、催化脱氯加氢等。在高浓度氯代有机物的降解过程中，光降解和生物降解效率较低，降解不够彻底；高温焚烧和湿法催化氧化降解条件较为苛刻，并且氯代有机化合物的不完全焚烧容易生成毒性更高的二噁英，同时还会释放出NO_X及温室气体CO₂，从而造成对环境的二次污染。催化脱氯加氢过程反应条件相对温和，反应物中的氯原子被消除的同时生成了可以回收利用的有机化合物，并且无CO₂排放。因此，催化脱氯加氢具有低废物排放的特点，是原子经济性高的绿色催化过程，被认为是消除氯代有机物对环境污染的一种简单、有效和极具前景的处理技术。

目前，文献报道的脱氯加氢过程主要采用含有镍或者贵金属的催化剂，其中贵金属催化剂脱氯加氢活性优于镍基催化剂，但是这些催化剂均存在由于HCl中毒、积碳或者烧结等原因而导致失活的问题，尤其在气相脱氯加氢反应过程中失活现象更为显著。设计和制备高活性及稳定性的低成本脱氯加氢催化剂是亟待解决的重要课题之一。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种催化活性高，使用寿命长，成本低的用于氯代芳香烃脱氯加氢的催化剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于氯代芳香烃脱氯加氢的催化剂，以椰壳炭为载体，以金属钯、镍为活性组分，所述催化剂中镍含量为载体重量的5～25%，钯含量为载体重量的0.1～5%。

所述的用于氯代芳香烃脱氯加氢的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（a）将载体椰壳炭加入由0.1mol/L硝酸和0.3mol/L盐酸按照体积比为1∶1的混酸中，所述载体椰壳炭与混酸的质量体积比为1：2g/ml，煮沸4～10小时，然后过滤、洗涤至滤液的pH值为5～7，将所得的椰壳炭在120℃干燥5～10小时，得到酸处理过的椰壳炭，备用；

（b将钯可溶盐和镍可溶盐溶解于水中，得到浸渍液，所述浸渍液中钯的浓度为0.005～0.3mol/L，镍的浓度为0.6～2.2mol/L；

（c）向步骤（a）得到的椰壳炭中加入步骤（b）得到的浸渍液进行浸渍，所述椰壳炭与浸渍液的质量体积比为1：2g/ml，浸渍温度60～90℃，浸渍时间为3～7小时，得到催化剂前驱体；

（d）将步骤（c）得到的催化剂前驱体在氮气保护下，于160～200℃下干燥10～16小时，即得到用于氯代芳香烃脱氯加氢的催化剂。

步骤（b）所述的钯可溶盐优选为氯化钯、六氯钯酸铵、硝酸钯中的一种。

步骤（b）所述的镍可溶盐优选为氯化镍、乙酸镍、六水硝酸镍中的一种。

所述的用于氯代芳香烃脱氯加氢的催化剂的使用方法，在使用前按以下步骤进行还原活化：

（1）将用于氯代芳香烃脱氯加氢的催化剂与质量百分比浓度为5～10%的活化溶液混合后在70～75℃下反应2小时，所述用于氯代芳香烃脱氯加氢的催化剂与活化溶液的质量体积比为0.9～1.1：1g/ml；

（2）以8～10℃/h的升温速率升温反应3小时，升温期间每隔1小时补加3～7.5ml质量百分比浓度为99%的活化溶液；

（3）活化溶液补加完成后，升温至110～120℃继续反应6～8h，结束反应，在氮气保护下，在180～220℃下干燥10～15h，得到还原活化后的催化剂。

步骤（1）所述的活化溶液优选为甲酸水溶液、甲酸钠水溶液、甲酸钾水溶液中的一种。