铜系催化剂的催化机理和应用研究生申请说明

铜系催化剂的催化机理和应用研究生申请说明

主要使用铜催化剂的行业

铜基催化剂广泛应用于CO和CO2加氢合成甲烷、低温变换选择性加氢以及氧化、脱氢等一些工业反应。

铜基催化剂的脱氢机理

催化剂的脱氢反应机理可随反应物和催化剂的类型而变化，有时还随反应条件的不同而变化。 铜基催化剂的催化脱氢机理有两类：

1. 自由基机制

反应物以均裂方式除去氢原子。 催化剂需要提供不成对的活性中心，并且需要具有更大的键合能力以及更多地与CH键上的氢原子接触和相互作用。 满足该机理要求的脱氢催化剂可以是金属，如Ni、Cu等，也可以是金属氧化物、硫化物等。

2. 离子机理

反应物分子首先受到催化剂上金属离子M的作用脱除H（发生CH键异解），然后脱除H形成不饱和键。 要求反应分子容易极化以产生C8+H8。 催化剂还需要具有强极化能力的金属离子来除去H+，以及带负电荷的O2-来接受H+。 因此，这种机制类似于酸碱催化。

在甲醇脱氢反应中的应用

近年来，随着甲醇产业的不断发展，甲醇下游产品的开发以及甲醇转化为其他有机化工产品引起了各国研究人员的关注。 甲醇脱氢可生成甲醇、甲酸甲酯，也可裂解成一氧化碳和氢气。

甲醇脱氢铜基催化剂研究，多用于甲醇脱氢制备

甲酸甲酯与甲醛的反应

甲醇脱氢生产甲醛

甲醇脱氢制备甲酸甲酯

在乙醇氨化制备乙腈中的应用

在乙醇脱氢反应中的应用

在仲丁醇脱氢反应中的应用

在乙醇脱氢制备乙腈中的应用

在环己醇脱氢反应中的应用

在其他醇脱氢反应中的应用

02

主要使用镍催化剂的行业

主要使用雷尼镍作为催化剂的行业和公司

间苯二胺：混合硝基苯加氢（龙盛）

二苯二胺（RTBES）：硝基联苯氢化（神奥）

糖醇（山梨糖醇）：淀粉糖氢化（东北制药）

1,4-丁二醇（BDO）：固定床加氢（天化）

脂肪胺：脂肪腈加氢（益海嘉里）

乙二醇：固定床加氢精制（金陵石化）

己内酰胺：加氢精制（山东海利）

聚醚胺（PEA）：聚乙二醇胺化（CP）

H酸（c酸）：管式连续反应（吉化）

CTL酸：环路反应BUSH系统（秦岩）

03

含重金属离子废水的回收与去除

大量的工业过程，例如使用含铜和镍的催化剂，往往会产生大量含有铜和镍金属离子的废水。 这些废水排入水体后，将严重影响水体质量，对环境造成污染。 水中铜含量达到0.01mg/L时，对水的自净作用有明显的抑制作用； 超过3.0mg/L时，产生异味； 超过15mg/L时不能饮用。 重金属元素在水中以化合态或离子态存在，难以生物降解。 此类工业废水常用的处理方法主要有：化学沉淀、电解、化学置换、吸附、离子交换、生物处理等。 技术等，但在溶剂纯化过程中，与上述处理方法相比，最合适的方法是采用离子交换处理，可以在保证产品纯度的同时去除溶液中多余的铜和镍纯化产物，既不会产生含有重金属的污泥，也不会导致溶剂损失。

离子交换法具有良好的除铜效果，特别是对于低浓度废水。 离子螯合法是将重金属螯合剂直接添加到废水中，使重金属螯合剂捕获金属离子形成螯合物。 该方法形成的螯合物稳定性高，污泥沉降快，捕集效果不受碱金属和碱土金属共存的影响，也不受pH值变化的影响。 采用离子交换树脂处理含络合铜废水时，可浓缩回收Cu-EDTA和游离EDTA，纯化水中铜离子浓度低于0.1mg/L。 离子交换过程非常简单，设备也不复杂。 对选择性萃取金属离子有良好的效果，且树脂可再生。 因此，去除废水中低浓度离子时，离子交换法效果最好，且节省成本。

04

®CH-90Na树脂应用实例

离子交换树脂去除重金属铜、镍离子的一些应用案例包括：

1、重庆某化工企业（在1,4-丁炔二醇提纯中的应用）

2、河南某化工企业（在1,4-丁炔二醇提纯中的应用）

以下是国产树脂与CH-90Na的对比测试结果图，以及结果总结。

上图为树脂1#和树脂2#在室温下测得的吸附等温线。 其中进口树脂2#经过多次测量，因为它比我们预定的国产树脂1#好很多。 多次测量结果一致（三条非黑色曲线）。 2#树脂反映的情况与描述化学吸附的吸附等温方程完全一致，且具有饱和状态，而1#树脂在低浓度区有一定的凹陷。 。 吸附等温线结果表明，在相同平衡浓度（液体铜离子浓度）下，2#树脂的吸附容量远高于1#树脂。 例如，在20mg/L时，1#树脂的吸附容量为1.5mg/L。 g，而2#树脂可达6mg/g，是1#树脂的4倍。 树脂#1的凹形吸附等温线也表明其不适合低浓度铜离子处理。

为了模拟实际的动态吸附过程，我们测量了穿透曲线。 实验在常温下进行，流量控制为2BV/h，与实际生产情况相似。 实验结果也显示了进口树脂2#的优越性。 我们以未检测到铜离子作为评价标准。 树脂1#在5BV后渗透，而树脂2#的渗透量达到40BV。 因此，从运行周期和废液综合考虑，选择树脂2#作为吸附剂，具有运行周期长、废液量小、浓度高的优点。