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簡(jiǎn)介：本發(fā)明公開(kāi)了一種固體酸催化劑，屬于化學(xué)催化劑領(lǐng)域。該固體酸催化劑活性組分是硫酸鋯納米粒子，該納米粒子分散性好，具有球形、橢球形或鴨梨形結(jié)構(gòu)，粒子尺寸在30-900nm。本發(fā)明所制備出的硫酸鋯納米粒子可直接作為催化劑，用于催化游離脂肪酸合成生物柴油的酯化反應(yīng)。上述酯化反應(yīng)的最佳反應(yīng)工藝是：所述游離脂肪酸和低碳醇的摩爾比為1∶40、固體酸催化劑與游離脂肪酸的質(zhì)量比為0.2、反應(yīng)溫度為95℃。采用本發(fā)明催化劑，用于由游離脂肪酸合成生物柴油的酯化反應(yīng)，可以使脂肪酸的轉(zhuǎn)化率提高，催化劑與產(chǎn)物易分離；無(wú)腐蝕性，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；催化效率高，用量少，副產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn)。

我國(guó)聚醚每年產(chǎn)能74萬(wàn)噸，年需求量70萬(wàn)噸左右。它主要用于制備PU（聚氨酯）泡沫、PU粘合劑、PU彈性體、PU密封料、PU合成革、PU纖維，紡織整理劑、液壓油以及表面活性劑等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外制備聚醚多元醇多采用KOH為催化劑，以多元醇為起始劑，在KOH存在的情況下引發(fā)環(huán)氧丙烷的開(kāi)環(huán)聚合而成。該工藝工序繁瑣，生產(chǎn)效率不高，影響產(chǎn)率的提高且能耗大，成本高，產(chǎn)

該催化劑屬專利技術(shù)，適用于在20~25℃條件下處理含酚廢水和焦化廢水。 含酚廢水是一種對(duì)人類危害十分嚴(yán)重而又普遍存在的工業(yè)廢水，酚類化合物，可使蛋白質(zhì)凝固，對(duì)人類、水產(chǎn)生物及農(nóng)作物都有極大危害。鋼鐵工業(yè)、煤氣化工業(yè)中的煉焦工藝是以煤為原料，在隔絕空氣條件下將煤加熱到960~1000℃，得到焦碳和一些化工產(chǎn)品，同時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量難以生物降解的芳香族有機(jī)化合物、雜環(huán)及多環(huán)化合物，且酚含量較高，處理比較困難，這些污染物如果未經(jīng)處理或處理不當(dāng)隨廢水排放，將對(duì)水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染。尋找高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好的處理方法一直是含酚廢水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 含酚廢水處理目前常用的方法有：生化法、Feton試劑氧化法、催化濕式氧化法等。華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院提到（華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)22(2005，4)79~81）生化法對(duì)焦化廢水進(jìn)行處理，處理后水的酚、氰含量基本達(dá)標(biāo)，但生化處理后的廢水色度仍然很高，含有大量難降解有機(jī)物，其COD不能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，在不改變主體生化法工藝的情況下，還需要對(duì)生化系統(tǒng)的外排水進(jìn)行深度處理。Fenton試劑是Fe2+和H2O2的組合（Chem. Soc．65(1894)899~9lo），在酸性（2.5~4.0）條件下Fe2+能有效地催化H2O2產(chǎn)生OH—，OH— 具有極強(qiáng)的氧化能力，它可將有機(jī)污染物在短時(shí)間內(nèi)氧化降解。由于Fe2+是溶解在溶液中的，F(xiàn)e2+難與反應(yīng)介質(zhì)分離回收，易流失和引起二次污染。催化濕式氧化法是八十年代國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的一種處理高濃度難生物降解有機(jī)廢水的處理技術(shù)（U S 4699720,1987）。它是在反應(yīng)釜中，在催化劑作用下，于高溫高壓條件下用氧氣或空氣直接將污水中的有機(jī)物氧化成CO2、H2O等無(wú)害物，以達(dá)到凈化的目的。至今有多種過(guò)渡金屬氧化物被認(rèn)為對(duì)濕式氧化有催化活性，大連化學(xué)物理研究所的杜鴻章、房廉清等人在（水處理技術(shù)23(1997，2)83-87）提到的貴金屬系列催化劑的活性高、壽命長(zhǎng)，是催化濕式氧化法較有效的催化劑，但由于該方法所用的催化劑價(jià)格昂貴，污水處理所用的設(shè)備成本高，使其應(yīng)用受到極大限制。 技術(shù)內(nèi)容： 主要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提出一種價(jià)格低廉，可回收的，在20~25℃條件下處理含酚污水簡(jiǎn)便易行的催化劑。 活性炭載氧化鐵催化劑，其組分和含量為： 氧化鐵重量百分比含量為1.0~10.0％，活性炭重量百分比含量為90.0~99.0％。 活性炭載氧化鐵催化劑處理含酚廢水的方法： 取含酚廢水或焦化廢水100mL放入250mL錐型瓶中，加入制備好的氧化鐵重量百分比含量為1.0％的活性炭載氧化鐵催化劑1.5g，調(diào)節(jié)溶液pH=5．0，于20-25℃攪拌20~30min，過(guò)濾，濾液即為處理過(guò)的含酚廢水。用氧化鐵重量百分比含量為2.0％或5.0％的活性炭載氧化鐵催化劑處理含酚廢水，具有與氧化鐵重量百分比含量為1.0％的活性炭載氧化鐵催化劑同樣的效果。 與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)： 活性炭載氧化鐵催化劑制備方法簡(jiǎn)便易行，價(jià)格低廉，可回收，在20~25℃條件下處理含酚污水簡(jiǎn)便易行。活性炭載氧化鐵催化劑的制備是以三氯化鐵(FeCl3)和活性炭為原料，將鐵氧化物載到活性炭上，催化劑制備方法簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉、穩(wěn)定性好、易于回收、催化活性高。用該催化劑處理含酚廢水，可在pH=5.0的弱酸性條件下，在20~25℃的室溫條件下直接進(jìn)行，不需要加熱，大大地節(jié)約了能源，活性炭載氧化鐵催化劑可直接處理污水，不需要加H2O2或通O2，易于操作，反應(yīng)條件溫和，處理成本低廉，COD能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)(<150mg/L)，COD去除率高，可達(dá)到94％以上。

該技術(shù)利用催化燃燒和氣固換熱的原理，將通風(fēng)瓦斯催化燃燒并將其熱能進(jìn)行梯級(jí)利用，不僅對(duì)保障我國(guó)的能源安全以及環(huán)境保護(hù)起到不可忽視的作用，同時(shí)還能帶動(dòng)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，具有重大的戰(zhàn)略意義。該技術(shù)可以廣泛適用于包括煤礦通風(fēng)瓦斯，天然氣、沼氣、石油油層氣、高爐煤氣以及鋼鐵和石化生產(chǎn)中的可燃廢氣在內(nèi)的超低濃度可燃?xì)怏w，具有廣泛的實(shí)用性和廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

成果介紹2019年開(kāi)始，中央環(huán)保督察組將用三年時(shí)間，完成全國(guó)第二輪督察，環(huán)保做為供給側(cè)改革重要抓手，洗牌行業(yè)格局，釋放廢水總量治理需求的存量空間，訂單數(shù)量和單價(jià)相應(yīng)提升。針對(duì) “重化圍江”現(xiàn)狀和化工園區(qū)的快速發(fā)展導(dǎo)致“三廢”排放量居高不下的窘境，東南大學(xué)納米低維凈化材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)以毒性減排為目標(biāo)，重點(diǎn)攻關(guān)國(guó)家重大需求污染全過(guò)程除毒處理，研制的撬裝式無(wú)泥芬頓催化氧化設(shè)備，框架結(jié)構(gòu)集成化、靈活機(jī)動(dòng)、隨開(kāi)隨用、全地形使用，非接觸式全封閉深度處理、避免交叉污染與擴(kuò)散污染。適用于三高一低難降解水質(zhì)的處理，也可適用于工業(yè)園區(qū)、醫(yī)藥、石油化工、煤化工等廢水處理。主要消減指標(biāo)：對(duì)COD，色度有良好去除效果，去除率65-95[[%]]，B/C比提升到0.4以上，無(wú)二次污染，污泥零排放。工業(yè)水處理價(jià)值鏈包括建設(shè)階段的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)備集成，工程施工，以及運(yùn)營(yíng)階段的藥劑生產(chǎn)，解決方案，運(yùn)營(yíng)管理。我們可以提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)備集成，藥劑生產(chǎn)，解決方案，等多層次優(yōu)質(zhì)服務(wù)。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)1.首創(chuàng)NSFO技術(shù)，NSFO技術(shù)耦合真空紫外光VUV的裝備化優(yōu)勢(shì)，在大幅提升處理效果的基礎(chǔ)上避免了污泥二次污染的產(chǎn)生。2.精準(zhǔn)治理：根據(jù)污染物組成、理化性質(zhì)，定制催化劑與降解工藝；源頭處理，分質(zhì)分流。3.環(huán)境友好：NSFO 產(chǎn)品日常運(yùn)行基本無(wú)外排污泥，不產(chǎn)生異味、不影響周邊環(huán)境，可臨近居民區(qū)建設(shè)，基本消除“鄰避效應(yīng)”。4.易選址：框架結(jié)構(gòu)集成化，催化劑高效化，流程精簡(jiǎn)化；整套設(shè)備高度集成于移動(dòng)框架外殼中，可全地形部署，隨開(kāi)隨用。5.智能化程度高、管理簡(jiǎn)單：NSFO 產(chǎn)品控制系統(tǒng)智能化，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)使工況數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，無(wú)需專人值守。6.成本優(yōu)勢(shì)：投資省，占地省，人力省，出水總量省，自動(dòng)化程度高，比傳統(tǒng)傳統(tǒng)芬頓法氧化工藝總成本減少30[[%]]以上市場(chǎng)前景1.入圍2019年南京創(chuàng)新周簽約項(xiàng)目2.入圍揚(yáng)子江生態(tài)展陳，共建揚(yáng)子江生態(tài)文明

針對(duì)我國(guó)對(duì)控制揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）廢氣排放的高度重視，研發(fā)了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)（近  30 項(xiàng)授權(quán)及國(guó)家發(fā)明專利）、高效凈化 VOC 的有序多孔金屬氧化物催化材料，有望應(yīng)用于建筑裝飾、餐飲服務(wù)和服裝干洗、有機(jī)精細(xì)化工（包括涂料、油墨、膠粘劑、醫(yī)藥等）、涂裝、印刷、黏合、工業(yè) 清洗等行業(yè)中 VOC 的凈化處理工藝。

本發(fā)明公開(kāi)的一種流化催化分解石膏的方法，將石膏與金屬氧化物分子篩催化劑混合均勻加入到流化反應(yīng)器中，硫磺氣從流化反應(yīng)器底部進(jìn)入與固體物料接觸，反應(yīng)分解石膏。反應(yīng)得到的固相用蒸汽洗滌，洗滌后固相為金屬氧化物分子篩催化劑，干燥后循環(huán)使用。洗滌后的氣相冷凝得到Ca(OH)2懸濁液用于制備鈣鹽。未冷凝的氣相可單獨(dú)或與石膏分解反應(yīng)后的氣相產(chǎn)物中的SO2按克勞斯反應(yīng)制備硫磺，作為還原劑循環(huán)使用。石膏分解反應(yīng)得到的氣相經(jīng)過(guò)除塵，降溫，經(jīng)分離制備不溶性硫磺，可溶性硫磺作為還原劑循環(huán)使用。剩余的氣相可與H2S制備硫磺再作為還原劑循環(huán)使用，或生產(chǎn)硫酸。本發(fā)明石膏分解能耗低，分解速率快，產(chǎn)品附加值高，工藝環(huán)保先進(jìn)。

γ-丁內(nèi)酯是一種用途極其廣泛的重要化工原料，尤其近幾年國(guó)內(nèi)外需求量呈上升趨勢(shì)。現(xiàn)階段合成γ-丁內(nèi)酯主要有1,4-丁二醇脫氫法和順酐加氫法。順酐加氫法雖然原料成本較低，但由于原料對(duì)反應(yīng)器有嚴(yán)重的腐蝕，并且氫氣耗量大，產(chǎn)物損失較多，生產(chǎn)效率低，所以已經(jīng)逐漸被生產(chǎn)廠家淘汰。1,4-丁二醇脫氫法，為目前較為先進(jìn)的生產(chǎn)方法，但生產(chǎn)中仍需引入氫氣，所以氫源問(wèn)題限制了一部分企業(yè)的生產(chǎn)，并造成設(shè)備造價(jià)提高。我組經(jīng)多年的研究開(kāi)發(fā)，成功研制出了高效專用工業(yè)催化劑，即在非臨氫狀態(tài)下合成γ-丁內(nèi)酯，在高空速、較低的反應(yīng)溫

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展并突破了Carothers建立的聚酯合成理論，提出了一種無(wú)催化劑縮聚的新機(jī)理，采用了一類能夠形成五元環(huán)或者六元環(huán)酸酐的二元羧酸作為單體。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 聚酯是僅次于聚烯烴的第二大類人工合成高分子材料，被廣泛應(yīng)用于纖維、瓶材、薄膜等領(lǐng)域，與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。大多數(shù)商品化聚酯都是采用二元羧酸和二元醇在金屬化合物的催化下通過(guò)熔融縮聚合成的。銻系催化劑是目前綜合性能最好，應(yīng)用最為廣泛的催化劑，殘留在聚酯中的金屬銻對(duì)人類健康和環(huán)境有潛在危害，亟待開(kāi)發(fā)新型綠色聚酯合成新方法，消除聚酯中殘留催化劑的危害。 聚酯的工業(yè)生產(chǎn)一般分為兩步反應(yīng)：（1）二元羧酸和二元醇通過(guò)酯化反應(yīng)合成低分子量羥基封端齊聚物；（2）酯交換反應(yīng)脫除二元醇獲得高分子量聚酯。其中第一步酯化反應(yīng)不需要外加催化劑，通過(guò)二元羧酸單體自身的羧基自催化即可進(jìn)行，而所謂的聚酯催化劑實(shí)質(zhì)上是第二步反應(yīng)的酯交換催化劑。只通過(guò)第一步酯化反應(yīng)就有效提升聚酯分子量，避免第二步酯交換反應(yīng)的進(jìn)行，是無(wú)催化劑熔融縮聚合成高分子量聚酯唯一有效途徑。早在高分子學(xué)科創(chuàng)立之初的上世紀(jì)20年代末，Carothers就研究了二元羧酸與二元醇可在羧酸單體自催化下熔融酯化縮聚，以期得到聚酯材料，然而產(chǎn)物分子量?jī)H有2-5 kDa，性能太差而無(wú)法應(yīng)用。酯化反應(yīng)的低平衡常數(shù)和高熔體黏度下排除副產(chǎn)物水的困難，被普遍認(rèn)為是導(dǎo)致自催化方法無(wú)法獲得高分子量聚酯的原因。1941年，英國(guó)化學(xué)家Whinfield和Dickson受Carothers研究的啟發(fā)創(chuàng)造性地提出了酯交換策略，通過(guò)酯交換反應(yīng)脫除過(guò)量的二元醇合成了分子量高、力學(xué)性能優(yōu)異的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET），并由英國(guó)ICI公司在1946年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前幾乎所有的商品化聚酯都是通過(guò)酯交換路線合成的，但是為了克服酯交換反應(yīng)的能壘，催化劑的使用不可避免。Flory在1953年出版的《Princeples in Polymer Chemistry》上對(duì)此做了總結(jié)，認(rèn)為自催化酯化縮聚合成高分子量聚酯是不可能實(shí)現(xiàn)的。 研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)自催化酯化縮聚機(jī)理的深入研究，得出自催化方法無(wú)法獲得高分子量聚酯的原因僅僅在于反應(yīng)過(guò)程中的官能團(tuán)比例失衡，而非酯化反應(yīng)的低平衡常數(shù)及副產(chǎn)物難以排出。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展并突破了Carothers建立的聚酯合成理論，提出了一種無(wú)催化劑縮聚的新機(jī)理，采用了一類能夠形成五元環(huán)或者六元環(huán)酸酐的二元羧酸作為單體。過(guò)量的此類二元酸與伯二元醇酯化形成羧基封端的預(yù)聚物后，通過(guò)三步串聯(lián)的基元反應(yīng)：質(zhì)子轉(zhuǎn)移、酸酐形成和再次酯化反應(yīng)，使得體系中的醇酸官能團(tuán)比例不斷趨近于等摩爾比，從而在不需要外加催化劑的條件下獲得了高分子量的聚酯。該方法中聚酯產(chǎn)物分子量增長(zhǎng)呈現(xiàn)出獨(dú)特的“加速”模式，從而在與傳統(tǒng)工藝相近的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)熔融縮聚獲得了一系列的高分子量無(wú)催化劑聚酯，包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸乙二醇酯（PES）、聚（丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯）（PBSA）和聚（丁二酸乙二醇酯-共-對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）（PEST）等。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)進(jìn)一步深入研究聚合機(jī)理，優(yōu)化聚合工藝，解決了無(wú)催化劑熔融縮聚合成聚酯的單體普適性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了PET、聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）等芳香族聚酯的無(wú)催化劑合成。 本成果解決了聚酯工業(yè)的百年難題，屬于國(guó)際首創(chuàng)，并擁有完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具有巨大的應(yīng)用潛力。

成果簡(jiǎn)介羧酸和醇的酯化是一類經(jīng)典的有機(jī)合成反應(yīng)， 羧酸酯在藥品、 食品防腐劑、溶劑、 化妝品和生物燃料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。 目前， 工業(yè)上酯化反應(yīng)通常使用硫酸為催化劑， 但硫酸腐蝕強(qiáng)， 化學(xué)性質(zhì)活潑， 酯化過(guò)程不可避免發(fā)生碳化、 聚合等多種副反應(yīng)， 后處理程序復(fù)雜， 且產(chǎn)生大量廢酸造成環(huán)境污染。本項(xiàng)目采用固體超強(qiáng)酸作為催化劑， 除了可避免液體無(wú)機(jī)酸存在的設(shè)備腐蝕和副產(chǎn)物多問(wèn)題外， 還可在氣固相反應(yīng)體系中連續(xù)進(jìn)行酯化反應(yīng)， 具有反應(yīng)速度快、 催化活性高、 易于與產(chǎn)物分離、