[发明专利]一种链状Ni/ZSM-5-V催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及链状ZSM‑5分子筛领域，具体是一种链状Ni/ZSM‑5‑V催化剂的制备方法及其应用。将硝酸铝溶于去离子水中，加入模板剂四丙基氢氧化铵，正硅酸乙酯，室温下搅拌，蒸醇，密封，晶化，产物经洗涤、干燥、焙烧，得到链状ZSM‑5分子筛；将链状ZSM‑5分子筛抽真空，并在真空状态下加入硝酸镍溶液，静置且保持真空状态30min，然后搅拌5h得到均匀的悬浊液，再经干燥、研磨后，利用氢气还原3h，得到链状Ni/ZSM‑5‑V催化剂。本发明所述催化剂以沿b轴取向生长的链状ZSM‑5分子筛为载体，充分利用取向一致、排布规整的微孔孔道结构在催化择形方面表现出优异的催化性能。

技术领域

本发明涉及链状ZSM-5分子筛领域，具体是一种链状Ni/ZSM-5-V催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着工业废水排放中污染物的增多及环境法律法规的日益严格，废水中的生物难降解物质的高效处理技术受到日益关注。对硝基苯酚(p-nitrophenol，4-NP)是制药、化工合成、染料合成等行业常见的有机污染物，其在环境中停留时间差、毒性大、生物难降解、对人体危害很大，被美国环保局列入优先控制的129中有毒污染物“黑名单”。如何经济有效地处理4-NP已成为日益紧迫的问题，亟需采用一种可行的方法，达到去除污染物理想的效果，从而达到深度治理环境的要求。目前处理这类废水有化学法，物理法和吸附法，但后两种方法难于除尽有害物。4-NP常用的处理方法是在催化剂作用下，利用硼氢化钠还原4-NP为对氨基苯酚(4-aminophenol，4-AP)。针对产物4-AP，工业上通常采用操作简单的中和结晶法或重结晶法进行分离回收。4-AP是一种具有商业价值的有机化工原料和药物中间体，广泛应用于生产医药、农药和染料等精细化工产品。因此，将4-NP催化还原为4-AP符合绿色化学的发展方向。

ZSM-5分子筛由于其独特的孔道结构被广泛用作催化剂载体；将其用于有机废水处理的研究已有相关报道，其处理效果显著，成为目前废水处理重点关注方向；但将ZSM-5用于废水中硝基苯酚的处理的研究鲜有报道。

发明内容

本发明旨在提供一种针对废水中对硝基苯酚催化效果好、成本低的链状Ni/ZSM-5-V催化剂的制备方法及其应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种链状Ni/ZSM-5-V催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)链状ZSM-5分子筛的制备

将硝酸铝溶于去离子水中，待完全溶解后，加入模板剂四丙基氢氧化铵，磁力搅拌；待搅拌均匀后，加入正硅酸乙酯，室温下继续搅拌，蒸醇，然后将合成液移入聚四氟乙烯内衬中，密封，将反应釜置于200℃的均相反应器中晶化5d，产物经洗涤、干燥、焙烧，得到链状ZSM-5分子筛；

2)链状Ni/ZSM-5-V催化剂的制备

将链状ZSM-5分子筛抽真空，并在真空状态下加入硝酸镍溶液，静置且保持真空状态30min，然后搅拌5h得到均匀的悬浊液，再经干燥、研磨后，利用氢气还原3h，得到链状Ni/ZSM-5-V催化剂。

作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤1)中，所述正硅酸乙酯、硝酸铝、以及四丙基氢氧化铵的物质的量的比为1:0.014～0.033:0.35～0.5。

作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤1)中，所述蒸醇的温度为58℃，反应时间为30～40min。

作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤2)中，所述链状ZSM-5分子筛与硝酸镍溶液中的硝酸镍的质量比为0.2:0.052～0.175。

作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤2)中，所述链状ZSM-5分子筛与硝酸镍溶液中的硝酸镍的质量比为0.2:0.11。

作为本发明技术方案的进一步改进，在步骤2)中，所述将链状ZSM-5分子筛抽真空至-0.1MPa，保持时间30min。