[发明专利]一种用于催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯负载型金属氧化物催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种用于催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯负载型金属氧化物催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，其中载体为Al₂O₃、SiO₂、MCM‑41、SBA‑15、TiO₂、ZSM‑5中任意一种，活性组分为Zn、Ni、Mg、Cu、Ca、Co中任意一种金属氧化物。所述制备方法为：采用等体积浸渍法将活性组分负载在载体上，经过干燥和焙烧过程制得负载型金属氧化物催化剂，所得到的催化剂中活性组分分散均匀、性能稳定，适用于乙二醇催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯中。

技术领域

本发明属于废弃资源回收利用技术领域，涉及一种用于催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯负载型金属氧化物催化剂及其制备方法和用途，尤其涉及一种活性组分分散均匀、性能稳定、机械强度好的适应于聚对苯二甲酸乙二醇酯乙二醇醇解的催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(英文:Polyethylene terephthalate，简称PET)是一种重要的塑料材料，因为其具有强度高、耐热性好、化学稳定性高等优点，广泛应用于饮料瓶、食品包装、衣服纤维、输变电设备的包装等领域。随着我国经济的发展也带动了聚对苯二甲酸乙二醇酯需求量的急剧增加。由于我国人口基数较大，聚对苯二甲酸乙二醇酯消耗量也在世界上占有很大比例。聚对苯二甲酸乙二醇酯的大量使用伴随着大量废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯的产生和排放。废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯的来源主要有两部分：一是工业生产加工过程中产生的边角料及部分次品，即工业废料；另一部分是消费和使用后的民用消费品及工程塑料，如饮料瓶、食品包装等。废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯由于其较高的化学稳定性，在自然环境中难以降解，带来了大量环境污染问题。

目前，废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯回收利用主要分为物理回收和化学回收两种。物理回收法，主要是将废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯通过洗涤、破碎、熔融、造粒等过程，进行降级使用，如，将食品包装级聚对苯二甲酸乙二醇酯用作工业包装等领域。化学回收法，主要是将聚对苯二甲酸乙二醇酯通过洗涤、破碎、化学降解等过程，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯生产原料对苯二甲酸及其酯的过程。近年来，石油资源的大量消耗，给环境带来沉重的压力，面对不可再生资源日益枯竭和聚对苯二甲酸乙二醇酯废弃物再生处理两大挑战，开发聚对苯二甲酸乙二醇酯降解利用技术，建立健全循环型经济体系成为最佳选择。

废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯降解催化剂中，均相催化剂例如，醋酸锌、氯化锌、离子液体等近年来被广泛研究，李永贵等采用醋酸锌为催化剂，对废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维进行解聚，研究了乙二醇醇解工艺，研究发现影响聚对苯二甲酸乙二醇酯醇解的主要因素有温度、时间及催化剂的量，在反应温度为196 ℃，催化剂量为化2％，反应时间为2h的条件下，聚对苯二甲酸乙二醇酯醇解率可达96.65％。非均相催化剂，由于其容易与溶剂进行分离，降低催化剂成本，也被认为是一种极具潜力的催化剂。研究者直接将沸石作为催化剂降解聚对苯二甲酸乙二醇酯醇解，但得到的单体收率较低，催化效果并不理想。相比于均相催化剂，非均相具有较高的机械强度，能够在高温下继续起到催化作用。

总之，现有技术中的催化剂，有的分离成本比较昂贵，有的制备方法复杂，有的催化活性较差，鉴于经济性和工业应用角度考虑，开发低成本，制备工艺简单，活性高的催化剂已成为必然。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯负载型金属氧化物催化剂及其制备方法和用途。本发明通过在载体上负载活性金属氧化物，所述催化剂用在聚对苯二甲酸乙二醇酯降解时具有较高的活性；并且，催化剂中活性组分分散均匀、性能稳定、机械强度高。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种用于催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯负载型金属氧化物催化剂。所述催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，其中活性组分为Zn、Ni、Mg、Cu、Ca、Co中任意一种金属氧化物。