废雷尼镍催化剂的组成分析.PDF 4页VIP

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2009 年 8 月 岩矿测试卷。 28、没有。 2009年8月4日岩石与矿物分析321～324 文章编号: 0254 5 357 (2009) 04 0321 04 废雷尼镍催化剂121的成分分析, 2 盛东, 梅少波, 连洪振 (1. 南京大学现代分析中心, 江苏南京 ; 2. 南京大学化学化工学院生命分析化学教育部重点实验室，江苏南京 ) 摘要：利用红外光谱、X射线粉末衍射、等离子体发射光谱、X射线光电子能谱、采用扫描电镜、元素分析等仪器分析方法对废雷尼镍催化剂的成分进行了综合分析。 该废催化剂镍元素含量高，具有较高的回收价值。 通过实验，利用成分镍、铝、钙、铁、钼、铜、硅的定量信息和部分定性信息，建立了废雷尼镍催化剂中镍回收利用的技术方案。 关键词：雷尼镍催化剂； 成分分析； 回收介质图分类号：O657； TE624.9文献徽标代码：一个 121，2 O，ｚhen（1。中心分析，，ｎａｎｊｉｎｇ２１００９３ ，ｎａｎｊｉｎｇｕｎｉｖ ＩＲ），X射线粉末衍射法（XＲD），电感耦合等离子体原子发射光谱（ICCP AAES），X射线电子能谱etry（XPS），扫描电子显微镜（SEM），元素分析（EA）和图重分析法。废液中镍含量较高。对废液中某些成分的定量分析：铁、钼、铜关键词：雷尼镍催化剂；组合物；合成；再生回收雷尼镍（Raney-）是一种具有海绵状孔隙结构和低过电压的电极材料。

近20年来，现代试验镍铝合金催化剂自1925年发明以来，已发展成为广泛使用的催化剂。 测试方法的应用促进了人们对雷尼镍物理性质和制备机械的认识。 雷尼镍可以用来理解不饱和理论[1-7]。 烯烃、炔烃、芳烃、硝基、氰基、羰基等的催化加氢，甚至雷尼镍作为石油化工生产中的加氢催化剂，可用于具有不饱和键的聚合物的加氢反应，也可用于某些特定的加氢反应。循环结束后将被停用。 一般一家大型石化企业每年在饱和烃氢解、异构化、环化等过程中可排放数十吨这种废催化剂。在环境治理方面。 如果不回收，被污染的环笼镍预计将用于降解含酚废水生产氢气。 此外，这仍然是对宝贵资源的浪费。 废镍催化剂经熔炼可制成催化剂粗品。 收稿日期：2009-01-15； 修改日期：2009-03-13 基金项目：国家自然科学基金（）； 国家重点基础研究发展计划（973计划）项目资助）； 南京大学分析测试基金项目（作者简介：盛东（1962），男，江苏南京人，工程师，从事表面形貌分析。E-mail：@nju.e duucn 作者：连宏振（1963）出生于江苏扬州，博士，教授，从事色谱/质谱研究。E-mail：。

— 321—岩石和矿物测试，2009 年第 4 期 http：www. ykcs。 交流。 cn∥镍板还可制成各种镍盐（如硫酸镍、硝酸镍等），也可将产物收集并称重，计算出原催化剂中有机物的质量。 采用铝热法将废镍催化剂还原成新催化剂[8-13]。 上述提取步骤重复一次。 虽然从含有贵金属的废催化剂中回收贵金属的工艺有很多[14-17]，但对于废催化剂中少量的钯、铂等贵金属的分析只有比较完整的方法。 2.1 红外光谱分析 在镍催化剂的分析方面，目前仅有采用分光光度法、取原样、乙醇提取物、乙醇提取后的样品以及石EDTA滴定法测定单一镍含量的报道[19-20] 、油等用乙醚提取适量样品，用KBr压片，进行红外光谱分析，这两种方法都容易受到其他共存金属元素的干扰。 (FT-IR) 测量。 从图1（a）可以看出，利用红外光谱（FT-IR）和X射线粉末衍射-1-1，废雷尼镍催化剂在2919.2cm和2850.2cm处有强吸收。 、等离子体发射光谱（ICP-AES）、X射线表明样品中含有直链烷烃，与石蜡的光谱相似； 图 光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、元素分析等-11（b）这是乙醇提取物的红外光谱。 在2923.9cm处和各种仪器分析方法测定，废雷尼镍催化剂中的常数-12853.2cm也有强吸收； 而图1(c)和图1(d)中的元素镍的含量，以及其他元素和物质的含量以及-1在处没有明显的吸收峰，表明成分已确定。

此外，提出了将废雷尼镍催化剂放入溶剂乙醇和石油醚中萃取洗涤，回收原样品中的蜡的技术方案。 这样就基本去除了有机物，用于回收其他含镍催化剂。 也有一定的参考意义。 2.2有机物的重量分析蜡状有机物可能是雷尼镍催化的反应产物。 实验部分1中通过称重即可得到原始样品中有机物的质量。从表1、1.1仪器和主要试剂中的数据可以看出，石油醚在清洗有机物方面略优于乙醇。原始催化剂样品上附着的物质。 （贾雷尔-ASH，美国）； X＇TRA型X射线衍射仪2.3X射线粉末衍射分析（瑞士ARL公司）； CHN-O-RAPID元素分析仪分析仪分别从原始样品、乙醇提取样品和石油醚中提取。 后来（德国贺利氏公司）； 型X射线样品用于X射线粉末衍射分析。 从图2（a）可以看出，II废雷尼镍催化剂的原始面间距（d，2dsin = ）是光电子能谱仪（VG公司，英国）； 傅里叶θλ叶变换红外光谱仪（美国公司）； S-3400N衍射II型扫描电子显微镜，0.、0.、0.（日本日立公司）。 该峰为Ni(04-0850)晶体的特征衍射峰。 从峰的强度可以判断样品中含有较多的金属Ni元素。

d为HNO，均为国产，分析纯。 0.4624 nm处的峰应该与催化剂上吸附的有机物有关。 3 1.2 废雷尼镍催化剂的处理。 图2(b)和图2(c)分别为1.2.1乙醇和石油醚乙醇萃取后催化剂的X射线衍射图。 由此可见，大宗废雷尼镍催化剂被分离回原来的形态。 研成粉末。 准确地，d为0.、0.和0.，d为0.、0.和1.245nm。 称取0.4g Ni原粉置于60mL烧杯中，得到30mL衍射峰，但与图2(a)相比，d为0.。 加入3倍水乙醇浸泡，充分搅拌，静置后，已转移的衍射峰消失。 这也可以证明乙醇和石油醚用20mL无水乙醇对干燥玻璃砂芯漏斗原样中有机物的去除效果良好。 清洗样品 2 至 3 次。 将玻璃砂芯漏斗放入烘箱中干燥至恒重。 烤箱温度设置为140°C。 干燥程序为1。乙醇和石油醚去除原始样品中有机物的洗涤效果为60分钟。 得到乙醇提取后的样品。 称重得到催化剂原表1有机物洗脱效果原废样品中有机物的质量； 同时，将吸滤瓶中的乙醇提取物转移至催化剂和催化剂中，将三甲醚移至另一个60mL烧杯中，蒸干乙醇，得蜡状固体。

分析项目 有机溶剂 1.2.2 石油醚萃取乙醇 石油醚废雷尼镍催化剂 原样质量/g 0.4002 0.4004 准确称取原样 0.4g，按 1.2.1 类似方法，用有机溶剂处理后的样品质量/g g0.3154 0.3132 使用石油醚代替无水乙醇作为萃取溶剂。 水洗恒重条中有机物质量/g0.0848 0.0872 与乙醇提取条件相同； 最终得到石油醚萃取后样品中有机物含量/% 21.19 21.78 — 322 — 第4期 董胜等：废雷尼镍催化剂成分分析 第28卷 图1 样品红外光谱图 图1FT样品的红外光谱图——废雷尼镍催化剂原样； b——乙醇提取物； c——乙醇处理后的样品； d——石油醚处理后的样品。 图2 样品的X射线粉末衍射图 2X分馏样品a——废雷尼镍催化剂原样； b——乙醇处理后的样品； c——石油醚处理后的样品。 2.4 等离子体发射光谱分析表明，废雷尼镍催化剂原样中Ni含量为58.63%。 准确称取原样、乙醇提取后的样品、石油醚乙醇处理后的样品的Ni含量，均为70.90%。 取约0.1g萃取后的样品，用石油醚处理，溶解于HCl-HNO混合酸中（萃取后样品的Ni含量为71.44%。

3体积比1：2），取上清液进行ICP-AES检测，2.6 X射线光电子能谱各元素含量测定结果（表2）表明，去除有机物后，取适量原液样品及使用射线光电子能谱（XPS）部分采用无机雷尼镍（主要成分Ni和Al）分析废雷尼镍催化剂表面元素的化合状态。 结果表明，石油醚可以去除有机物。 效果比乙醇稍好。 Ni的结合能( )为855.4eV，表明Ni表面氧化物的存在。 然而，由于XPS仅显示样品2，ICP-AES分析无法分析催化剂的浅深度。 表面积的结合状态，那么到底有哪些呢？ AES的Ni含量是多少？ 无法确定氧化情况。 w/% B2.7 原乙醇提取样品和石油醚提取样品中待测元素的扫描电镜分析 用扫描电镜（SEM）对原样品、后的Ni56.0072.3072.70样品进行观察乙醇提取，石油醚提取后的样品。 结果表明，除Al1.522.642.79 Ca0.250.210.20Ni、Al、C、O等元素外，原样和处理后的样品均含有一定量的Si元素Fe0.180.210.20，但具体的存在形式无法确定。

Mo0.120.130.13 由于ICP-AES检测时需要将样品溶解在酸性Cu0.020.020.02总50.8975.5176.04溶液中，因此该步骤中样品仅部分溶解，仍有部分残留。 有少量白色不溶物，但ICP-AES无法测定Si。 Si 2.5 镍元素含量测定应针对这些不溶物中存在的物质。 由于雷尼镍中Ni元素含量较高，采用ICP-2.8硅元素存在形态测定及定量分析AES检测Ni含量会存在较大误差； 对于高含量，取一定量的石油醚提取样品。 ，对于添加HCl-Ni的测定，通常采用二乙酰肟重量法。 HNO混合酸（体积比1:2），保持与ICP-AES检测第3相相同的溶解条件。准确称取适量的原始样品、乙醇提取样品和石子。 溶解完毕后，稀释至25mL，用定量油醚萃取样品，在氨介质中用酒石酸掩蔽滤纸过滤沉淀，纯水洗涤沉淀，自然干燥，得白色Fe、Mn、Cr、 Al等元素Ni与二乙酰肟生成二乙酰色粉末。 取上述干燥的白色粉末，进行X射线衍射检测肟镍红色沉淀，用玻璃砂芯漏斗过滤，用二乙酰肟镍39-1425，d进行分析。 结果表明，样品中含有方英石（145℃干燥）。 ，恒重，计算Ni的含量。 结果表为0.,0.)和-(46-1045,d为α-323-Rock and Test Issue 4, 2009 http: w ． cn∥ 0., 0., 0., 0. ）两种原镍催化剂的全组分定量信息，这也有助于表明Si元素主要在体内，说明样品中的Si元素主要为SiO，在后续的回收步骤中选择SiO是可行的废雷尼镍催化剂。 2 在这种情况下，应使用SiO作为载体来负载雷尼镍。

技术方法和手段。 2. 取一定量的原样、乙醇提取样品、石油醚提取样品，用同样的方法溶解，依次稀释至25 mL。 用定量5参比滤纸过滤沉淀，然后将滤纸和沉淀转移至[1]雷镍[ZB/OL]。 [2009-01-08]。 http：zh. ∥ 将3个干燥恒重的坩埚放入马弗炉中（温度控制/wiki/%E9%9B%B7%E5%B0%BC%在900℃）直至恒重，干燥时间为60分钟。 E9%95%8D。 [2]江志东，陈瑞芳，王金渠。 雷尼镍催化剂[J]. SiO含量化学重量分析结果见表3。 2工业与工程，1997，14(2)：23-32。 [3]江志东，陈瑞芳，王金渠。 木糖Raney-Ni催化加氢表3 SiO含量的重量分析2 宏观动力学研究[J]． 化学反应工程与加工，1997，表3 样品中二氧化硅的分析结果13(3)：244-250。 重量法[4]江志东，吴平东。 木糖雷尼镍催化加氢本征反应分析项目原乙醇提取样品和石油醚提取样品动力学分析[J]. 化学工程, 1998, 26(6): 23-26。 酸溶前SiO质量/g 0.0998 0.1002 0.10022 [5] 陈小鹏，李黎明，王琳琳，杨成利，段文贵。 酸溶后SiO的雷尼质量/g 0.0094 0.0104 0.01012 镍催化松香加氢反应机理[J]. 应用化学，2003，SiO含量/% 9.42 10.38 10.08220 (6)：520-523。 [6]陈江，沈德龙，张海燕。 雷尼镍催化剂的制备 2.9 元素分析[J]． 浙江化学工业，2004，35(4)：21-22。 取原样、乙醇提取样和石油醚各适量[7]吴晓琼，向一智，李小年。 雷尼镍催化剂降解含酚废水提取样品制氢及元素分析仪(EA)测定C、H元素的研究[J]. 化工生产与技术, 2008, 15(4): 44-49. 元素含量。

表4结果表明废雷尼镍催化剂中存在C和H[8]胡国强，范珍珠，杨慧玲。 废雷尼镍催化剂制备NiO的研究[J]. 环境科学与技术，1994，14(3)：23-26。 含量比较高，这是由于吸附了大量的有机物，被甲醇吸收了[9]丁金成，王克亮，王红。 利用废雷尼镍生产七水合物或石油醚洗涤可有效去除有机物。 硫酸镍[J]. 武汉化学工业，1996（2）：42-43，52。 [10]丁金成，卢杰。 以废雷尼镍为原料制备氨基磺酸镍。 表4. 元素分析及C、H测定[J]. 宁夏化学工业，1997（3）：10-12。 表4 碳、氢分析结果［11］刘红，胡国强。 废雷尼镍催化剂的综合利用[J]. 元素分析样品陕西化工, 1998, 27(4): 29-3 1． w/%B[12] 黄友明. 废催化剂回收镍的技术经济分析[J]. 待测元素为乙醇提取样品、石油醚提取样品，江苏化工，2002，30（5）：51-53，58.C13.021.241.20[13]滕荣厚，刘斯林。 羰基法从含镍废催化剂中回收镍的研究[H2.040.290.38J]。 中国有色冶金, 2005, 34(6): 61-63. [14] 刘全杰，孙万福，杨军，彭岩。 一种从含贵金属废催化剂中回收贵金属的方法[P]. 中国发明专利，C0. 根据以上分析结果，可以看出废雷尼镍催化剂的主要来源[15]秦仁珠。 从废催化剂中回收贵金属[P]. 我国发明的成分为Ni，其中元素Ni含量为58.63%，少量被氧化，专利，CN2.4。 在镍存在下，Al含量约为1.5%，SiO2负载雷尼镍[16] ， 。 金属载体催化装置回收的贵金属含量为9.4％，吸附有机反应物21％～22％。

金属法[P]． 中国发明专利，CN2。 X.用无水乙醇或石油醚洗涤后，可除去有机物； [17] 王敏，段伟宇，凌凤翔，孙万福，张希文。 一种从含有过酸溶液的废催化剂中回收贵金属的方法，可以去除SiO，从而回收相对纯的金属Ni贵金属[P]。 中国2或镍盐，或将废催化剂还原成新催化剂。 发明专利，CN2.6。 [18] ，，LynnJ。 贵金属承载过程催化剂的分析[J]. 贵金属，2007 年，4 结论 28(3)：66-70。 综合利用多种仪器分析方法，对废雷尼镍进行分析[19]白俊文，王世伟。 PAN分光光度法测定催化剂中镍的含量[J]． 石油与化学工程学院学报, 1994, 7(2): 32-35. 对催化剂样品中镍元素及其他组分的含量进行定量分析。 结果表明废催化剂中镍的含量[20]张静，胡国强，唐敏。 雷尼镍催化剂中镍的测定方法J]． 化学世界, 1996, 37(12): 661-663。 相对较高，具有回收价值； 同时，废矿山的改进也可以大致得出[—324—