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本文针对工业上普遍存在的N, N-二甲基甲酰胺(DMF)分解产生甲酸，影响产品质量和回收率等生产难题，根据低浓度甲酸催化分解的原理，制备催化甲酸分解镍基复合催化剂，并对其应用性能进行研究。
采用沉淀法，以Ni(NO3)2•6H2O为主盐，掺杂第二活性组分金属Zn(NO3)2•6H2O，以体积比4:1的乙醇-水溶液为溶剂，以草酸作为沉淀剂，并通过辅助剂柠檬酸进行改性，在适宜温度下沉淀、过滤、干燥、焙烧后制备镍锌复合催化剂。通过改变制备条件，发现在镍锌摩尔比1：1.5复合，柠檬酸添加量20%（质量比），60℃反加沉淀，60℃老化4 h，500℃氮气氛围中焙烧4h时，制得有较高催化活性的镍锌复合催化剂。对催化剂进行催化分解实验，在催化剂用量为17.5g•L-1时，对含甲酸4%（质量）的甲酸-DMF溶液的催化分解率为92.70%。
制备的镍基复合催化剂紧贴实际工艺，具有对甲酸催化分解活性高、对环境污染轻微、工艺简单，原料价格便宜，应用效果良好等特点。
关键词 甲酸 镍基复合催化剂 催化分解
目 录
1 绪论 1
1.1 N,N-甲基甲酰胺（DMF）的物化性质 1
1.2 DMF生产方法 2
1.2.1 二甲胺-甲酸甲酯法 2
1.2.2 CO一步法 4
1.2.3 三氯乙醛和二甲胺合成法 4
1.2.4 氢氰酸-甲醇法 4
1.2.5 氨化-羰化法 5
1.3 DMF应用 5
1.3.1 气体选择性溶剂 5
1.3.2 纺丝溶剂 6
1.3.3 树脂溶剂 6
1.3.4 用于皮革方面 6
1.3.5 聚氨酯涂料系列溶剂 6
1.3.6 尼龙涂料系列溶剂选择性萃取剂 7
1.3.7 用作颜料的溶剂 7
1.3.8 尼龙涂料系列溶剂 7
1.3.9 结晶和提纯 7
1.3.10 用于染料方面 7
1.3.11 用于农药方面 7
1.3.12 用于医药方面 7
1.4 DMF的废水来源及危害 8
1.5 DMF废水处理方法 8
1.5.1 物化法 8
1.5.2 生化法 9
1.5.3 超临界水氧化法 10
1.5.4 化学法 10
1.6 DMF回收工艺 10
1.7 含甲酸有机废水处理方法 11
1.8 镍基催化剂常见制备方法 12
1.8.1 溶胶－凝胶法 12
1.8.2 电化学法 12
1.8.3 沉淀法 12
1.9 常用催化剂成型研究方法 13
1.9.1 油中成型 13
1.9.2 挤出成型 13
1.9.3 压片成型 13
1.9.4 转动成型 14
1.10 题研究意义及内容 14
1.10.1 课题的研究意义 14
1.10.2 主要研究内容 14
2 实验内容 15
2.1 实验药品 15
2.2 实验仪器与装置 15
2.2.1 实验主要仪器 15
2.2.2 实验装置图 16
2.3 镍锌复合催化剂制备方法与步骤 18
2.4 镍锌复合催化剂成型方案的研究 20
2.4.1 催化剂成型的实验方案 20
2.4.2 催化剂成型的制备流程及步骤 20
2.5 原液的配制 21
2.6 甲酸浓度分析方法 21
2.6.1 配制碱标准溶液 21
2.6.2 酸碱滴定测定甲酸溶液酸度 22
3 实验结果及分析 23
3.1 催化剂不同制备条件考察 23
3.1.1 第二活性组分的筛选 23
3.1.2 复合催化剂镍锌配比 24
3.1.3 辅助剂添加量 24
3.1.4 焙烧条件的影响 26
3.2 镍锌催化剂的表征 27
3.3 镍锌复合催化剂原粉对甲酸-DMF溶液中甲酸的分解性能 29
3.3.1 反应时间 29
3.3.2 催化剂用量 29
3.4 成型后催化剂对甲酸-DMF溶液中甲酸的分解性能 30
3.4.1 不同质量分数水溶性淀粉对活性的影响 30
3.4.2 不同质量分数PEG20000对活性的影响 31
3.5 成型催化剂加入量对活性的影响 32
结论 35
致谢 35
参考文献 36
题研究意义及内容
1.10.1 课题的研究意义
DMF是一种化学性质稳定、性能优良的有机溶剂。许多产生含DMF工业废水的企业，随意排放DMF工业废水会造成环境污染，对人类和生物都造成非常大的危害。本论文在废水回收DMF的五塔工艺基础上，研究DMF回收工艺中产生甲酸的分解过程，开发一种成本低、性能好的甲酸分解催化剂，将其应用到DMF回收五塔工艺中的脱酸塔中，提高现有的DMF回收率，降低生产成本，优化五塔回收工艺。
1.10.2 主要研究内容
本论文采用沉淀法，以Ni(NO3)2•6H2O及Zn(NO3)2•6H2O为主盐制备Ni-Zn复合催化剂，主要研究内容包括：
1）镍锌不同配比，主要考察不同镍锌比对镍锌复合催化剂催化性能的影响：
2）辅助剂的添加，主要考察辅助剂用量对镍锌复合催化剂催化性能的影响；
3) 镍锌复合催化剂的制备，主要考察焙烧氛围、时间等制备条件对甲酸催化分解效果的影响；
4) 催化剂结构的表征（成分）；
5) 催化剂性能评价研究，主要考察催化剂用量及反应时间等对催化性能的影响；
6) 考察不同用量操作条件(粘合剂、扩孔剂)对镍锌复合催化剂催化活性的影响；
7) 考察成型催化剂的加入量对甲酸分解反应的影响；
