[发明专利]一种半乳糖废液中碳基硫酸根催化剂的再生方法

说明书

本发明公开一种半乳糖废液中碳基硫酸根催化剂的再生方法，包括以下步骤：步骤一、将半乳糖废液置于醇类物质析出待再生的碳基硫酸根催化剂；沉淀过滤后干燥；步骤二、干燥的混合物加入浓硫酸浸泡并间歇震荡，待再生的碳基硫酸根催化剂键合硫酸根；其中，再次键合的硫酸根通过离子键连接于铝；同时石墨烯的离域大π键吸引硫酸根；步骤三、煅烧得再生的碳基硫酸根催化剂；本发明将用于半乳糖制备的催化剂利用物相转化实现分离而后再生，且再生的催化剂催化效果稳定。

技术领域

本发明涉及硫酸根催化剂再生技术领域，特别是涉及一种半乳糖废液中碳基硫酸根催化剂的再生方法。

背景技术

工业生产中，传统的液体酸催化剂如硫酸、盐酸虽然效果好，成本低，但是会严重腐蚀设备、污染环境，不利于产业长久发展及国家绿色生产的号召，积大的限制了其在工业上的应用。

传统的高价值糖类生产过程中，常常需要用到酸催化，涉及食品安全卫生及环保问题，新型固体酸催化剂在此领域颇受青睐，现有的固体酸催化剂中，SO₄^2-/M_xO_y型应用较多，其选择性好、无污染、无腐蚀，可重复使用，但是在实际的使用过程含硫基团易流失，活性失效快，再生后的催化效能难以保持，不利于其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半乳糖废液中碳基硫酸根催化剂的再生方法，本发明将用于半乳糖制备的催化剂利用物相转化实现分离而后再生，且再生的催化剂催化效果稳定。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种半乳糖废液中碳基硫酸根催化剂的再生方法，包括以下步骤：

步骤一、将半乳糖废液置于醇类物质析出待再生的碳基硫酸根催化剂；沉淀过滤后干燥；

步骤二、干燥的混合物加入浓硫酸浸泡并间歇震荡，待再生的碳基硫酸根催化剂键合硫酸根；

其中，再次键合的硫酸根通过离子键连接于铝；石墨烯的离域大π键吸引硫酸根；

步骤三、煅烧得再生的碳基硫酸根催化剂。

优选步骤三再生煅烧的工艺条件为：380℃至500℃下煅烧1.5h至2h。

本发明利用震荡条件下的浸泡有效促进用于催化剂固体再生的充分，硫酸根充分进入催化剂立体结构内部；间歇震荡利于含硫基团更好的进入石墨烯片层之间，催化剂有效酸中心数再生增加；与超声震动相比，浓硫酸具有高粘度以及高腐蚀性，间歇震荡安全性更高。

优选所述碳基硫酸根催化剂包括石墨烯、铝以及硫酸根；

铝的物质的量是石墨烯的物质的量的1.6至0.81倍。

本发明利用片状石墨烯表面存在活性位点吸附生长金属铝，煅烧促使铝基材料更牢固的附着于石墨烯表面；催化剂再生的过程为，失去硫酸根的铝以氢氧化铝的形式与硫酸根通过离子键连接；同时石墨烯的离域大π键对硫酸根有吸引作用，因此碳基硫酸根催化剂有效的将硫酸根连接及吸附形成固体形态，待进入至生物制糖的溶液中溶解形成均匀分散的催化剂，本发明利于催化剂的彻底再生，所得催化剂催化效率高，使用时间久。

优选所述碳基硫酸根催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S11、制备石墨烯悬浮液；

氧化石墨烯与肼加入到反应釜，超声波分散，升温至反应温度进行反应，得到石墨烯沉淀物；

沉淀物用洗涤，再次加入水，超声分散得到石墨烯悬浮液；

S12、40℃至80℃温度下，将氢氧化钠滴入硝酸铝溶液获得液态氢氧化铝，将溶解于水的氢氧化铝在搅拌条件下加入石墨烯悬浮液，氢氧化铝通过金属键嵌入石墨烯；

过滤，洗涤，烘干，得到前驱体AL-O-GN；