專利名稱：廢棄生物質(zhì)制備Fe/C負(fù)載型催化劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)廢棄物處理處置，屬于環(huán)境保護(hù)與資源綜合利用領(lǐng)域的固體廢 棄物資源化利用新技術(shù)，尤其適合于大量產(chǎn)生的農(nóng)林廢棄生物質(zhì)的高附加值資源化利用。
背景技術(shù)：
我國(guó)每年產(chǎn)生大量廢棄生物質(zhì)原材料，除少量當(dāng)作燃料使用外，大部分被廢棄或 就地焚燒，已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。生物質(zhì)能是唯一可以提供含碳實(shí)物產(chǎn)品的可再生 能源。將廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位生物燃料和炭化功能材料使用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。近 年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e/C負(fù)載型催化劑不僅在有機(jī)合成中并且在環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái) 越重要的作用，該催化劑對(duì)含氯有害有機(jī)污染物具有良好的脫氯效果。迄今為止，這類催化 劑的制備一般分為兩步進(jìn)行，即活性炭制備和零價(jià)鐵的負(fù)載(鐵鹽的還原)，步驟繁瑣。再 加上活性炭制備成本較高，這些因素使得該類催化劑目前價(jià)格昂貴，大規(guī)模使用受到限制。 本發(fā)明以廢棄生物質(zhì)為原料制備用途廣泛的Fe/C負(fù)載型催化劑，在降低此類催化劑生產(chǎn) 成本的同時(shí)也為大量廢棄生物質(zhì)找到了一條行之有效的高附加值利用技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)常規(guī)方法制備Fe/C負(fù)載型催化劑過(guò)程繁瑣、價(jià)格昂貴的現(xiàn)狀，結(jié)合我 國(guó)廢棄生物質(zhì)資源豐富的優(yōu)勢(shì)，確立了一種適用于以農(nóng)林廢棄物制備Fe/C負(fù)載型催化劑 的新工藝。具體工藝包括將廢棄生物質(zhì)與氯化鐵溶液以一定的比例混合后進(jìn)行超聲波處 理，然后將混合物在惰性氛圍中進(jìn)行裂解，保持一定時(shí)間后自然冷卻至室溫。制備過(guò)程中生 物質(zhì)的碳化、活化、零價(jià)鐵的生成及負(fù)載同時(shí)完成，由此得到的催化劑具有高比表面積(> 400m2/g)和孔容(> 0. 20cm3/g)，高零價(jià)鐵含量(> 13wt. % )。該工藝的制備效果受生物 質(zhì)與氯化鐵的混合程度，氯化鐵加入量、升溫速率、裂解溫度、裂解時(shí)間等因素的影響。下面 結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖及實(shí)施方案進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1是Fe/C負(fù)載型催化劑的生產(chǎn)工藝流程示意圖。圖2是Fe/C負(fù)載型催化劑合成過(guò)程中的升溫制度示意圖。圖3是Fe/C負(fù)載型催化劑掃描電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，將松木木屑與lmol/L的氯化鐵溶液以1 5的固液比混合，超聲處 理2h后過(guò)濾并在60°C下陳化12h。根據(jù)圖2中的升溫制度，在流速30ml/min的氮?dú)獗Ｗo(hù) 下以20°C /min的恒定升溫速率將混合物加熱至600°C進(jìn)行裂解，裂解時(shí)間為40min，停止加 熱后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然冷卻至室溫。將產(chǎn)物分別用去離子和無(wú)水乙醇洗滌后干燥，即得到 Fe/C負(fù)載型催化劑。
權(quán)利要求
廢棄生物質(zhì)制備Fe/C負(fù)載型催化劑的方法，其特征在于將廢棄生物質(zhì)與氯化鐵溶液以一定的比例混合，超聲處理后，將混合物放入裂解爐以一定的加熱速率升溫至裂解溫度進(jìn)行炭化，自然冷卻至室溫，產(chǎn)物分別用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌、真空干燥后即得產(chǎn)品。得到的催化劑具有高比表面積及孔容，高催化活性的特點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的廢棄生物質(zhì)制備Fe/C負(fù)載型催化劑的方法，其特征是廢 棄生物質(zhì)與氯化鐵溶液以固液比1 5混合，氯化鐵的濃度為lmol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的廢棄生物質(zhì)制備Fe/C負(fù)載型催化劑的方法，其特征是混 合物超聲處理2小時(shí)，然后在60°C條件下陳化12小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的廢棄生物質(zhì)制備Fe/C負(fù)載型催化劑的方法，其特征是在 氮?dú)夥諊幸?0°C /min的升溫速率升至600°C進(jìn)行炭化，裂解時(shí)間為40min，氮?dú)獗Ｗo(hù)下自 然冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)常規(guī)方法制備Fe/C負(fù)載型催化劑過(guò)程繁瑣、價(jià)格昂貴的現(xiàn)狀，結(jié)合我國(guó)廢棄生物質(zhì)資源豐富的優(yōu)勢(shì)，確立了一種適用于以農(nóng)林廢棄物為原材料制備Fe/C負(fù)載型催化劑的新工藝。本工藝首先將廢棄生物質(zhì)與含鐵溶液充分混合，然后在一定的升溫制度下將混合物加熱一炭化-冷卻。制備過(guò)程中生物質(zhì)的碳化、活化、零價(jià)鐵的生成及負(fù)載同時(shí)完成。得到的催化劑具有高比表面積、孔容和高零價(jià)鐵含量，鐵均勻分散在炭的表面并具有良好的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B01J37/08GK101811048SQ20101014843
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者劉振剛, 張付申 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心