專利名稱：電-多相催化過程及其反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)反應(yīng)的催化領(lǐng)域，具體地說就是提供了一種利用催化劑活性組分和電激活的共同作用使反應(yīng)分子活化，能在較溫和的條件下，高效率的實(shí)現(xiàn)化學(xué)變化過程的方法及其裝置。
為了加快某些化學(xué)反應(yīng)的過程，提高生產(chǎn)效率，通常要對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行催化，最常用的是化學(xué)催化法，即在化學(xué)反應(yīng)過程中加入某些化學(xué)物質(zhì)作催化劑，這些催化劑實(shí)質(zhì)上參與了化學(xué)反應(yīng)，使反應(yīng)的活化能降低，從而加速了化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，但在反應(yīng)最終結(jié)束后，催化劑的結(jié)構(gòu)及質(zhì)量均不發(fā)生變化。另外，還有光催化電催化等催化方式。電催化時(shí)，反應(yīng)物直接從電極上獲得活化，并且反應(yīng)也在電極上進(jìn)行，可以用Nernst公式進(jìn)行計(jì)算。但到目前為止，所有的催化過程都是單一地進(jìn)行的，尚未見到復(fù)合型催化的報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合型的催化方式及其裝置，使得化學(xué)反應(yīng)能在較溫和的條件下高效率的實(shí)現(xiàn)，即電一多相催化過程及其反應(yīng)器。
本發(fā)明的基本內(nèi)容是，把化學(xué)催化與電催化過程復(fù)合到一起，利用催化劑活性組分和電激活的共同作用，使反應(yīng)分子活化，即電-多相催化過程。為實(shí)現(xiàn)這一催化過程設(shè)計(jì)的電-多相催化反應(yīng)器，由器壁、電極及催化劑構(gòu)成，催化劑可以是擔(dān)載型的也可以是非擔(dān)載型的，放置在電極之間，催化劑可與電極直接接觸，也可以通過導(dǎo)電介質(zhì)接觸。催化劑可以為一種或幾種過渡金屬如Pt，Pd，Ru，Rh，F(xiàn)e，Co，Ni，Ti，Zr，La，V，Nb，Cr，Mo，W，Mn，Cu，Ag或其氧化物或金屬的其他化合物，或者一種或幾種Zn，Mg，Ca，Ba或其化合物，還可以加入第一族元素或稀土元素或其化合物作為助劑。當(dāng)催化劑為擔(dān)載型時(shí)，擔(dān)載物可以為Al2O3，SiO2，TiO2分子篩，活性炭及合成材料。電極可用石墨、Ru-Ti或不銹鋼材料制成，可以是兩個(gè)平行電極，也可以制成中間一根棒狀電極圍以園筒形的另一電極。本發(fā)明用于啤酒廠的廢水凈化處理時(shí)有良好的效果，可以將高達(dá)3000左右的COD值降低到200的可排放標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)應(yīng)將催化劑用一種或幾種Cu，Mn，Ni，Ti，F(xiàn)e，La，Zr或其氧化物或其化合物制成擔(dān)載型的，配方如下催化物 擔(dān)載物0.1～10 余量還可加入稀土化合物作助劑，配方如下催化物 助劑 擔(dān)載物0.1～10 0.1～10 余量下面結(jié)合附圖詳述一實(shí)施例。
附

圖1為圓筒型電多相催化反應(yīng)器示意圖;
附圖2為啤酒廠廢水凈化處理過程流程圖。
圖中1、器壁;2、催化劑;3、電極。
實(shí)施例用活性碳作擔(dān)載物，催化劑的配方如下CuO+Fe2O3活性炭10 90電極采用石墨材料制作成三個(gè)如附圖1所示的處理器，處理器的大小按廢水流經(jīng)處理器的時(shí)間為20分鐘設(shè)計(jì)。最初廢水的COD值，COD＝3000mg/l，一級(jí)處理后，COD≈1300mg/l，二級(jí)處理后，COD≈600mg/l，經(jīng)第三級(jí)處理后，COD≈200mg/l，達(dá)到可排放標(biāo)準(zhǔn)。
啤酒廠的廢水中COD值高，排放量大，對(duì)生態(tài)環(huán)境有很大危害，急需治理。一般采用生化法進(jìn)行處理，需要建池，占地面積大，投資費(fèi)用高，并且對(duì)人口廢水有一定要求，PH值需要不斷調(diào)節(jié)以維護(hù)細(xì)菌的正常生長，預(yù)處理比較復(fù)雜，特別是北方冬天氣溫較低，處理效果不盡理想。而本發(fā)明用于啤酒廠的廢水處理則有以下幾點(diǎn)好處1、在常溫常壓下即可進(jìn)行，處理過程簡單、易于操作。
2、投資少，與生化法處理相比，本發(fā)明的投資可以減少60%。
總之，本發(fā)明是一項(xiàng)全新的技術(shù)，必將擴(kuò)展化學(xué)研究的領(lǐng)域，在開拓新的反應(yīng)過程，建立新流程，生產(chǎn)新的產(chǎn)品方面起重大作用。并且本發(fā)明用于啤酒廠的廢水處理，對(duì)廢水條件要求不高，大幅度減少投資可為環(huán)境保護(hù)、防治污染作出貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種催化過程，其特征是將化學(xué)催化和電催化復(fù)合起來，利用催化劑活性組分和電激活的共同作用，使反應(yīng)分子活化，從而使得化學(xué)變化能在較溫和的條件下，高效率的實(shí)現(xiàn)。
2.一種為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述電一多相催化過程而設(shè)計(jì)的電一多相催化反應(yīng)器，其特征在于(1)催化反應(yīng)器由器壁、電極及催化劑構(gòu)成;(2)催化劑可以是擔(dān)載型的也可以是非擔(dān)載型的，放置在電極之間;(3)催化劑可與電極直接接觸，也可通過導(dǎo)電介質(zhì)接觸。
3.按權(quán)利要求2所述催化反應(yīng)器，其特征在于催化劑可以做如下選擇(1)一種或幾種過渡金屬如Pt，Pd，Ru，Rh，F(xiàn)e，Co，Ni，Ti，Zr，La V，Nb，Cr，Mo，W，Mn，Cu，Ag或其氧化物或金屬的其他化合物;(2)一種或幾種Zn，Mg，Ca，Ba或其化合物;
4.按權(quán)利要求3所述催化反應(yīng)器，其特征在于所述催化劑還可加入第一族元素或稀土元素或其化合物作為助劑。
5.按權(quán)利要求2所述催化反應(yīng)器，其特征在于當(dāng)催化劑為擔(dān)載型時(shí)，擔(dān)載物可以為Al2O3，SiO2，TiO2分子篩，活性炭及合成材料。
6.按權(quán)利要求2所述催化反應(yīng)器，其特征在于，電極可用石墨，Ru-Ti或不銹鋼材料制成，可以做成平行電極，也可以做成中間一根棒狀電極，圍以園筒形的另一電極。
7.按權(quán)利要求2～6所述電一多相催化反應(yīng)器，當(dāng)其作啤酒廠廢水凈化處理器時(shí)，其特征在于可用一種或幾種Cu，Mn，Ni，Ti，F(xiàn)e，La，Zr或其氧化物或其化合物制成擔(dān)載型催化劑，其含量范圍如下(重量百分比)催化物 擔(dān)載物0.1～10 余量
8.按權(quán)利要求7所述催化反應(yīng)器，其特征在于催化劑還可加入稀土化合物作為助劑，催化劑的成份如下催化劑 助劑 擔(dān)載物0.1～10 0.1～10 余量
全文摘要
本發(fā)明涉及化學(xué)反應(yīng)的催化領(lǐng)域，即提供了一種電-多相催化反應(yīng)過程及其反應(yīng)器，本發(fā)明的主要內(nèi)容是將化學(xué)催化和電催化復(fù)合起來，利用催化劑活性組分和電激活的共同作用，使反應(yīng)分子活化，從而使得化學(xué)變化能在較溫和的條件下，高效率的實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明用于啤酒廠的廢水處理，可在常溫常壓下操作，并且大幅度降低投資。
文檔編號(hào)C02F1/46GK1078171SQ9210615
公開日1993年11月10日 申請(qǐng)日期1992年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月27日
發(fā)明者謝茂松 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所