公布日：2022.02.15
申請(qǐng)日：2021.11.03
分類號(hào)：B01J27/10(2006.01)I;C07C1/04(2006.01)I;C07C9/04(2006.01)I
摘要
本公開涉及一種含鹽廢水催化劑及利用其催化煤氣化反應(yīng)的方法，所述含鹽廢水催化劑的pH值≥7，且所述含鹽廢水催化劑中含有Cl‑和Na+，Cl‑和Na+的摩爾比Cl‑/Na+＜0.5。本公開提供的含鹽廢水催化劑具有較優(yōu)的催化活性，不僅能夠有效的催化煤氣化反應(yīng)，提高碳轉(zhuǎn)化率，還能解決含鹽廢水的處理難題，實(shí)現(xiàn)資源化利用。
權(quán)利要求書
1.一種含鹽廢水催化劑，其特征在于，所述含鹽廢水催化劑的pH值≥7，且所述含鹽廢水催化劑中含有Cl-和Na+，Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+＜0.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鹽廢水催化劑，其特征在于，所述含鹽廢水催化劑中的Na+濃度≥125g/L；和/或，所述含鹽廢水催化劑的密度≥1.3g/cm3。
3.權(quán)利要求1或2所述的含鹽廢水催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：(1)檢測(cè)含鹽廢水原料的pH值并使所述含鹽廢水原料的pH值≥7；(2)檢測(cè)并計(jì)算含鹽廢水原料的Cl-和Na+的摩爾比，并使Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+＜0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，包括如下四種情況：(A)所述含鹽廢水原料的pH＜7，Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+≥0.5，所述制備方法包括：在所述含鹽廢水原料中添加含鈉離子的堿性添加劑同時(shí)調(diào)節(jié)所述含鹽廢水的pH值和Cl-和Na+的摩爾比；(B)所述含鹽廢水原料的pH＜7，Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+＜0.5，所述制備方法包括：在所述含鹽廢水原料中添加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述含鹽廢水的pH值；(C)所述含鹽廢水原料的pH≥7，Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+≥0.5，所述制備方法包括：在所述含鹽廢水原料中添加中性或堿性鈉鹽調(diào)節(jié)所述含鹽廢水的Cl-和Na+的摩爾比，所述鈉鹽中的陰離子不為Cl-；(D)所述含鹽廢水原料的pH≥7，Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+＜
0.5，則所述含鹽廢水原料直接作為催化劑進(jìn)行應(yīng)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在情況(A)中，所述含鈉的堿性添加劑選自碳酸鈉；和/或，在情況(B)中，所述堿性物質(zhì)選自氨水、氫氧化鉀或氫氧化鈉中的任意一種或至少兩種的組合；和/或，在情況(C)中，所述含鈉的中性或堿性鈉鹽包括硝酸鈉和/或硫酸鈉。
6.權(quán)利要求1或2所述的含鹽廢水催化劑在催化煤氣化反應(yīng)制備甲烷中的應(yīng)用。
7.一種煤氣化制備甲烷的方法，其特征在于，所述方法包括利用權(quán)利要求1或2所述的含鹽廢水催化劑。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題或者至少部分地解決上述技術(shù)問(wèn)題，本公開提供了一種含鹽廢水催化劑及利用其催化煤氣化的方法。本公開提供的含鹽廢水催化劑具有較優(yōu)的催化活性，不僅能夠有效的催化煤氣化反應(yīng)，提高碳轉(zhuǎn)化率，還能解決含鹽廢水的處理難題，實(shí)現(xiàn)資源化利用。
第一方面，本公開提供了一種含鹽廢水催化劑，所述含鹽廢水催化劑的pH值≥7，且所述含鹽廢水催化劑中含有Cl-和Na+，Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+＜0.5。
所述pH值可以是7.5、8、9、10、11等，所述Cl-/Na+的摩爾比可以是0.45、0.4、0.35、0.3、0.2等。
本公開所述含鹽廢水指的是化工、礦井、電廠以及鋼廠等各行業(yè)廢水處理工段產(chǎn)生的含鹽廢水。
含鹽廢水中包括Cl-、SO42-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NO3-等大量的無(wú)機(jī)鹽離子和有機(jī)物，對(duì)于含鹽廢水而言，其中的K+、Ca2+、Mg2+、NO3-、SO42-等無(wú)機(jī)鹽離子以及有機(jī)物均對(duì)煤氣化反應(yīng)具有促進(jìn)作用，因此，其含量本公開不做任何限定；而其中包括的固體不溶物只要不影響溶液輸送和催化劑負(fù)載，對(duì)含量也不需要限定。
作為本公開的一種技術(shù)方案，所述含鹽廢水催化劑中的Cl-濃度＞1g/L。相較于目前現(xiàn)有技術(shù)中要求減少Cl-含量，本公開發(fā)現(xiàn)，即使在Cl-含量較高，甚至高于1000mg/L的情況下，只要含鹽廢水中的Cl-/Na+的摩爾比＜0.5的同時(shí)pH值≥7，即可對(duì)煤氣化反應(yīng)具有良好的催化效果。
為了減少因負(fù)載過(guò)程中帶入大量的水，造成負(fù)載不均，煤樣干燥過(guò)程結(jié)球等問(wèn)題，作為本公開的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述含鹽廢水催化劑中的Na+濃度≥125g/L，例如130g/L、135g/L、140g/L、145g/L等。和/或，所述含鹽廢水催化劑的密度≥1.3g/cm3，例如1.35g/cm3、1.4g/cm3、1.5g/cm3等。若含鹽廢水中的Na+濃度和/或溶液密度低于此標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則需要進(jìn)行濃縮達(dá)到規(guī)定濃度值。
即，作為本公開的一種具體實(shí)施方式，本公開提供了一種含鹽廢水催化劑，其指標(biāo)如表1所示：
表1
第二方面，本公開提供了第一方面所述的含鹽廢水催化劑的制備方法，所述制備方法包括：
(1)檢測(cè)含鹽廢水原料的pH值并使所述含鹽廢水原料的pH值≥7；
(2)檢測(cè)并計(jì)算含鹽廢水原料的Cl-和Na+的摩爾比，并使Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+＜0.5。
作為本公開的一種優(yōu)選技術(shù)方案，包括如下四種情況：
(A)所述含鹽廢水原料的pH＜7，Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+≥0.5，所述制備方法包括：在所述含鹽廢水原料中添加含鈉離子的堿性添加劑同時(shí)調(diào)節(jié)所述含鹽廢水的pH值和Cl-和Na+的摩爾比。
對(duì)于pH值和Cl-/Na+的摩爾比均不滿足要求的含鹽廢水原料而言，只需要添加含鈉且不含氯離子的堿性添加劑即可，即可以調(diào)節(jié)pH值，又可以增加溶液中的鈉離子含量，使Cl-/Na+的摩爾比滿足要求。
作為本公開的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在情況(A)中，所述含鈉的堿性添加劑選自碳酸鈉。
(B)所述含鹽廢水原料的pH＜7，Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+＜0.5，所述制備方法包括：在所述含鹽廢水原料中添加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述含鹽廢水的pH值。
作為本公開的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在情況(B)中，所述堿性物質(zhì)選自氨水、氫氧化鉀或氫氧化鈉中的任意一種或至少兩種的組合。氨水的添加可以調(diào)節(jié)pH值且不影響Cl-/Na+的摩爾比，同時(shí)，在后續(xù)煤樣干燥工段或者氣化爐升溫過(guò)程中，添加的氨能揮發(fā)或分解，完全不會(huì)影響催化劑組成。
(C)所述含鹽廢水原料的pH≥7，Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+≥0.5，所述制備方法包括：在所述含鹽廢水原料中添加中性或堿性鈉鹽調(diào)節(jié)所述含鹽廢水的Cl-和Na+的摩爾比，所述鈉鹽中的陰離子不為Cl-。
作為本公開的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在情況(C)中，所述含鈉的中性或堿性鈉鹽包括硝酸鈉和/或硫酸鈉。硫酸鈉最好采用廢水處理過(guò)程副產(chǎn)品，因原料成本低且可以解決副產(chǎn)品的處理問(wèn)題。
(D)所述含鹽廢水原料的pH≥7，Cl-和Na+的摩爾比Cl-/Na+＜0.5，則所述含鹽廢水原料直接作為催化劑進(jìn)行應(yīng)用。
本公開提供的調(diào)節(jié)含鹽廢水原料的方法極為簡(jiǎn)單，無(wú)需采用復(fù)雜且成本較高的離子交換等方法，僅需添加部分無(wú)機(jī)鹽即可得到含鹽廢水催化劑，調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)單易操作，成本極低。本公開的調(diào)節(jié)含鹽廢水原料的方法也無(wú)需進(jìn)行過(guò)濾等操作，廢水中包括的有機(jī)物也能保留在廢水中，能有效解決有機(jī)物的處理難題，還能增加氣化產(chǎn)物量。
第三方面，本公開提供了第一方面所述的含鹽廢水催化劑在催化煤氣化反應(yīng)制備甲烷中的應(yīng)用。
第四方面，本公開提供了一種煤氣化制備甲烷的方法，所述方法包括利用第一方面所述的含鹽廢水催化劑。
本公開實(shí)施例提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本公開發(fā)現(xiàn)，即使在Cl-含量較高，甚至高于1000mg/L的情況下，只要含鹽廢水中的Cl-/Na+的摩爾比＜0.5的同時(shí)pH值≥7，即對(duì)煤氣化反應(yīng)具有良好的催化效果；
(2)本公開提供的含鹽廢水催化劑具有較優(yōu)的催化活性，不僅能夠有效的催化煤氣化反應(yīng)，提高碳轉(zhuǎn)化率，還能解決含鹽廢水的處理難題，實(shí)現(xiàn)資源化利用；
(3)本公開提供的含鹽廢水催化劑的制備方法簡(jiǎn)單易行，無(wú)需進(jìn)行過(guò)濾或者離子交換等成本較高的工藝，僅需添加部分無(wú)機(jī)物即可具有較好的催化效果，成本較低。
（發(fā)明人：王會(huì)芳;李鵬;劉雷;李克忠）
