[发明专利]气体、液体与固体催化剂三相接触的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工及环境保护等领域，涉及一种气体、液体与固体催化剂三相接触的方法，该方法采用活性炭类材质制作形成的曝气装置或在其他材质曝气装置上覆盖活性炭材质薄膜方式，保证气、液、固体催化剂三相充分接触，装置在液体、固液混合物中曝气，同时利用活性炭类材质的吸附及催化性能实现参与反应物质在催化剂表面聚集并发生催化反应，同时可回收金、银、铜等有价物质。

背景技术

化工及环境保护等领域，经常涉及气、液、固体催化剂三相催化反应，传统的三相催化反应器包括三相流化床、固定床如填料塔等。

三相流化床反应器催化反应受催化剂粒径、气体气泡粒径等影响较大，催化剂一般只有表面才参与反应。催化剂粒径大，催化效果差，催化剂粒径小，固液分离、清洗、再生困难。且固体含量高时需要的能耗大。

固定床催化效果好，但是容易堵塞，不能处理含有较多固体的液体，限制了其应有范围。

如何充分利用催化剂，提高三相反应中反应物质接触的几率，高固体含量浆体三相反应及催化剂清洗、再生等一直是三相催化反应研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种气、液、固体催化剂三相接触方法。

本发明是在曝气装置中加入催化剂，向曝气装置通入气体和曝气，曝气 时气体、液体和固体催化剂三相充分接触；所述的曝气装置材质为活性炭，或在曝气装置上覆盖活性炭；液体中参与催化反应的物质被活性炭吸附，通过曝气或机械搅拌可加速反应；液体中参与催化反应的物质与气体中参与催化反应的物质在固体催化剂表面发生催化反应。

本发明的创新点：

1、所述的曝气装置材质为活性炭，或在曝气装置上覆盖活性炭；活性炭类物质吸附作用使参与反应物质在催化剂孔隙表面聚集并充分接触，能充分利用催化剂表面及内部多孔结构，反应速度快，避免了三相接触中氧气在催化剂内部扩散速度慢，内部孔隙表面利用不充分的缺点，能同时实现曝气、污染物去除及有价金属回收。

2、将催化剂添加到曝气装置制造材料中，曝气装置可为盘、管等多种形状，可应用于处理矿浆等固体含量高固液混合物。避免粒状、粉末状催化剂浸没在液体中搅拌曝气方式催化氧化，气体和活性炭表面接触不充分，且催化剂含量高时气阻大、易堵塞缺点；避免塔式喷淋曝气式催化氧化，易堵塞且不能处理含固量高的液体的缺点。

本发明的有益效果：

1、参与催化反应的物质由于固体催化剂较强的吸附性能，在催化剂表面聚集并充分接触，并能充分利用催化剂内部孔隙结构，反应速度快；

2、该方法可应用于固体含量较高的浆体，不易产生堵塞；

3、该方法同时可回收液体中有价物质；

4、该方法将催化剂添加到曝气装置制造材料中，曝气装置可为盘、管等多种形状，清洗、再生方便；

5、该方法产生的将催化剂制作成曝气装置，同时起到搅拌的作用，气体 压力损失小，运行简便、易操作，运行成本低。

具体实施方式

实施例1-小型试验

取某矿山氰化尾矿浆采用本发明方法与流化床方法进行氰化物三相催化氧化对比试验。取4份20L尾矿浆，分别置于4个直径200mm，高1000mm有机玻璃柱中，矿浆高度为637mm，矿浆质量浓度为30％。

流化床试验：柱体内分别加入25g/L、50g/L椰核活性炭颗粒，粒径6-8目，纯钛式球面式曝气头，下曝气，气体流量0.8m³/h，先曝气5.0h，去除矿浆中氰化物，然后底部进液方式用蠕动泵连续通入矿浆，矿浆流量4L/h，上650mm高度处设溢流口，溢流出矿浆进入储浆槽。

发明方法试验：柱体内从底部开始每100mm设一纯钛式球面式曝气头，曝气头上覆盖KJF1000-150活性炭纤维膜，规格分别为厚3mm(克重190±10g/m²)、5mm(克重350±20g/m²)，共设6层曝气头。先曝气5.0h，每个曝气头气体流量0.1m³/h，然后底部进液方式用蠕动泵连续通入矿浆，矿浆流量4L/h，上650mm高度处设溢流口，溢流出矿浆进入储浆槽。每小时取样进行化验分析，氰化物变化情况见下表。

发明方法与流化床方法进行总氰化物三相催化氧化对比试验结果

                             (单位：mg/L)

由试验可知，本发明的方法在消耗较小气量的情况下，催化反应速度远快于流化床法，可见本发明的方法催化剂和反应物质的接触是充分的。