二甲基甲酰胺(DMF) 作为一种优良的工业溶剂和有机合成材料，其应用范围非常广泛。但DMF废水有毒性，难生物降解，必须回收利用，现有DMF回收工艺中甲酸分解对DMF的回收率影响较大，增加了能耗，因此促进DMF回收过程中甲酸的分解，降低酸浓度，提高DMF回收率是亟待解决的问题。此外，国内成熟的DMF回收工艺为精馏法，这种流程虽然DMF的回收率较高，但流程长，投资大，能耗高。因此研究一种催化剂催化甲酸使其在脱酸塔内分解，可大大降低能耗，提高DMF回收率。
本文研究了钯碳催化剂的对甲酸分解的影响。结果表明，粉末状的钯碳催化剂对甲酸分解有明显的催化效果，催化剂用量为0.8%（wt）时，沸腾回流2h，分解率为99.43%。重点考察了该粉末催化剂在不同催化剂用量、反应时间、反应温度以及重复使用后的催化效果，结果表明该催化剂的催化效果好，可重复用。
为了将钯碳催化剂应用到工业上，本文还研究了钯碳催化剂的成型。粘合剂PVA加入量为50%时，所成型的催化剂活性最高。成型催化剂加入量为1.5%时，沸腾回流2h，甲酸分解率为99.70%。通过进一步的研究可将其应用到DMF回收工艺实际生产中，具有重要的实际指导意义。
关键词：DMF 钯碳催化剂 甲酸分解 成型
目 录
第1章 引言 1
1.1 DMF的物化性质 1
1.2 DMF的应用 2
1.2.1 气体选择性溶剂 2
1.2.2 树脂溶剂 2
1.2.3 纺丝溶剂 2
1.2.4 用于皮革方面 2
1.2.5 聚氨酯涂料系列溶剂 3
1.2.6 尼龙涂料系列溶剂 3
1.2.7 用作颜料的溶剂 3
1.2.8 选择性萃取剂 3
1.2.9 结晶和提纯 3
1.2.10 反应介质 3
1.2.11 用于染料方面 4
1.2.12 用于农药方面 4
1.2.13 用于医药方面 4
1.3 DMF的废水来源 4
1.4 DMF的毒性及回收必要性 5
1.5 DMF废水处理方法及回收工艺 5
1.6 DMF废水处理方法与现状 7
1.6.1 物化法 7
1.6.2 生化法 8
1.6.3 超临界水氧化法 8
1.6.4 化学法 9
1.7 含甲酸有机废水处理方法 9
1.8 甲酸分解催化剂的发展 10
1.9 常用催化剂成型研究方法 11
1.9.1 压片成型 11
1.9.2 挤出成型 11
1.9.3 转动成型 11
1.9.4 油中成型 11
1.9.5 喷雾成型 12
1.10 课题研究目的、意义及内容 12
1.10.1 课题的研究意义 12
1.10.2 课题的研究方案 12
1.10.3 主要研究内容 13
第2章 实验部分 14
2.1实验药品 14
2.2 实验仪器及装置 14
2.3 原液的配置 16
2.4 甲酸浓度的分析方法 16
2.4.1 标准碱液的配制 16
2.4.2 酸碱滴定测定甲酸溶液酸度 17
2.5 不同操作条件对甲酸分解反应的验证方法与步骤 18
2.6 钯碳催化剂 18
2.6.1 钯碳粉末 18
性状：黑色粉末 18
2.6.2 钯碳催化剂的表征 19
钯碳催化剂为负载型催化剂。X射线衍射图谱如下所示： 19
由图可知，钯碳催化剂中大部分为活性炭，有少量的金属钯。 19
钯碳催化剂为负载型催化剂。透射电镜如下图所示： 19
2.7 钯碳催化剂的成型 19
2.7.1 钯碳催化剂成型流程 19
2.7.2 粘合剂的筛选 20
第3 章 实验结果及讨论 22
3.1催化条件的选择 22
3.1.1空白实验 22
不加入催化剂的情况下，考察对甲酸分解的影响，实验结果见表3-1： 22
3.1.2 催化剂加入量对甲酸分解反应的影响 22
3.1.3 钯碳加氢催化剂不同反应时间对甲酸分解反应的影响 23
3.1.4 钯碳加氢催化剂不同反应温度对甲酸分解反应的影响 23
3.1.5 钯碳催化剂不同搅拌速度对甲酸分解反应的影响 24
3.2 催化剂重复利用性能 25
3.2.1钯碳加氢催化剂重复利用性能 25
3.2.2钯碳加氢催化剂的表征 26
3.3 钯碳催化剂的成型研究 27
3.3.1 粘合剂PVA加入量对甲酸分解的影响 27
3.3.2 成型的催化剂加入量对甲酸分解的影响 27
3.3.2 成型的催化剂表征 28
致 谢 31
参 考 文 献 32
目前国内DMF废水的处理方法主要有物化法（精馏、吸附、萃取）、溶剂萃取法、活性炭吸附法、生化法[10]、化学法[11]（碱化法）。
当废水中DMF 含量较低时，可用活性炭对其进行吸附，使之从废水中去除，吸附饱和的活性炭用大于其一倍重量的二氯甲烷处理，并可回收DMF。胡湖生等用萃取-吸附法处理DMF废水，萃取率达到98.16%，处理后出水达到国家一级排放标准[12]。
对较高浓度的废水（特别是含CaCl2的水溶液），可用二氯甲烷、氯仿、二氯苯、苯、环己酮或苯甲醚作萃取剂对DMF进行回收。对DMF废水蒸馏回收DMF时，中和剂采用碳酸钙，以避免DMF的分解。
向含 DMF的废水中加入氢氧化钠，使之发生水解反应生成二甲胺和甲酸盐，用空气赶出二甲胺，并用富氧空气进行焚烧，使之转化为氮和二氧化碳，而液相中的甲酸盐可以直接进入制革废水处理系统，通过生化方法进行处理[13]。
国内的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的回收方法[14-15]从刚开始的工艺到现在经历了双塔、传统三塔、节能型三塔、五塔DMF回收工艺。现将回收工艺的流程介绍如下：
三塔采用连续精馏，自蒸发器来的DMF蒸汽在初馏塔中脱除DMF中的甲醇、二甲胺水份后，靠自压进入真空精馏塔，在塔中将DMF中的铁、钠离子分离后，DMF经过真空精馏塔出料泵加压后进入气提精馏塔顶部与从制氮装置来的0. 65MPa高纯氮气，经计量减压到0.35 MPa后进入气提精馏塔底部与塔顶下来的液体进行逆流接触，将物料中的微量二甲胺脱除，由塔底出来的产品一部分经计量后送入塔顶作为回流喷淋液；另一部分则经塔底液面自动调节进入产品冷却器，冷却到45℃后经pH在线分析仪后送到产品中间槽。
五塔DMF回收工艺含DMF的制革废水由原料供给槽进入第一浓缩塔脱水浓缩，浓缩后的溶液进入第二脱水塔继续脱水浓缩，然后进入精馏塔精馏，粗DMF进入脱酸塔后脱除甲酸，由于塔釜液内甲酸含量较高[16]，所以脱酸之后的塔釜液进入酸分解塔进一步分解甲酸为一氧化碳和水，精制后的DMF送储罐。
