專利名稱：脈沖電磁場催化化學反應方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種脈沖電磁場催化化學反應方法。
背景技術：
催化技術在化學工業(yè)中起著舉足輕重的作用，現(xiàn)代燃料工業(yè)和化學工業(yè)的生產(chǎn)，80％以上采用催化過程。催化技術的開發(fā)成功滿足了人類衣食住行的需要，同時也大大推動了工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、交通、國防等各項事業(yè)的發(fā)展?？梢哉f沒有催化科學和催化工程與技術的開發(fā)利用，就不可能全面實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化。而催化方法有很多種，到目前為止最常用的催化方法有化學催化、生物催化和物理催化。而在這三種催化方法中又以化學催化最為常見，物理催化和生物催化是近幾年興起的新型催化技術，具有適應性廣、環(huán)保等特點。
目前，化學催化仍是化工生產(chǎn)中的主要催化技術，而催化劑是化學反應的重要媒介物，是開發(fā)許多化工產(chǎn)品的關鍵。在現(xiàn)代化學工業(yè)和石油加工工業(yè)，食品工業(yè)及其它一些工業(yè)部門中，廣泛地使用著催化劑。
據(jù)估計，20世紀70年代末，全球催化劑銷售額僅約10億美元，而到1990年，已達60億美元。然而，21世紀以來，傳統(tǒng)的化學與化工面臨著人類可持續(xù)發(fā)展要求的嚴重挑戰(zhàn)，化學工業(yè)的出路在于大力開發(fā)和應用綠色化工技術。而在化學工業(yè)中占有極其重要地方的催化劑也面臨著挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的催化劑在化工生產(chǎn)中易失活、中毒，而且留在反應終端造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，提供一種既能起到催化或助催化作用，又能解決化學催化劑存在的失活、中毒和環(huán)境污染等問題的脈沖電磁場催化化學反應方法。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的將反應物注入反應器后，在反應器外部施加脈沖電磁場，電極不與反應物接觸，脈沖電壓1～1000V，脈沖頻率0.1～500Hz，脈沖電磁場催化處理時間根據(jù)反應物確定。
上述的脈沖電磁場催化化學反應方法，脈沖電壓、脈沖頻率和施加脈沖電磁場時間根據(jù)在實驗室內(nèi)反應環(huán)境一致的條件下使用催化劑時催化效果確定。
上述的脈沖電磁場催化化學反應方法，當反應物為10mL的1.5％過氧化氫溶液時，脈沖電壓為300V，脈沖頻率為15Hz處理時間為1min。
本發(fā)明的優(yōu)點是(1)經(jīng)過實驗證明，采用脈沖電磁場催化化學反應，可取代傳統(tǒng)的化學催化劑，解決了化學催化劑失活和中毒的問題。實驗過程如下在未施加脈沖電磁場條件下，將裝有10mL的1.5％過氧化氫溶液的試管置于30℃恒溫水浴鍋中，反應2小時，考察過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的情況。實驗結果表明，在2小時內(nèi)過氧化氫并未分解產(chǎn)生氧氣。在反應環(huán)境一致的條件下，將裝有10mL的1.5％過氧化氫溶液的試管置于脈沖電磁場中處理后，再將其置于30℃恒溫水浴鍋中，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過脈沖電磁場的催化，過氧化氫分解產(chǎn)生了氧氣。在反應環(huán)境一致的條件下，將體積為0.1ml、0.2mL、0.3mL、0.4mL、0.5mL的硫酸鐵(III)銨催化劑分別加入裝有10mL的1.5％過氧化氫溶液的試管中，再將其置于30℃恒溫水浴鍋中，發(fā)現(xiàn)相同的反應時間內(nèi)，催化劑用量不同，過氧化氫分解產(chǎn)生的氧氣量不同。對比上述三個實驗結果發(fā)現(xiàn)，脈沖電磁場對過氧化氫分解反應起到了催化作用，其效果與0.3mL硫酸鐵(III)銨催化劑的催化效果相當。(實驗結果如圖1所示)(2)采用脈沖電磁場催化某些化學反應，可以不加或少加化學催化劑，消除或減少了催化劑制作過程以及廢催化劑帶來的環(huán)境污染。
(3)不會將除反應物以外的物質(zhì)或雜質(zhì)帶入反應器中，提高了反應產(chǎn)物的純度和質(zhì)量。
(4)化學生產(chǎn)中許多常用化學催化劑是稀有金屬，脈沖電磁催化方法不僅可以節(jié)約資源，還在某種程度上降低了產(chǎn)品的成本。
(5)該方法能耗低、系統(tǒng)操作簡單、運行費用低、設備占場面積小、無毒無污染、經(jīng)濟效益顯著。


圖1是脈沖電磁場與催化劑在化學反應中效果對比圖表；圖2是電磁脈沖催化試驗裝置示意圖；圖3與電磁脈沖催化試驗同時進行的對照實驗裝置圖。
具體實施例方式
實施例1在反應器外纏繞電磁線圈，所述的電磁線圈與電磁脈沖發(fā)生儀連接。將反應物注入反應器后，在反應器外部施加脈沖電磁場，電極不與反應物接觸，脈沖電壓1～1000V，脈沖頻率0.1～500Hz，脈沖電壓、脈沖頻率和施加脈沖電磁場時間根據(jù)在實驗室內(nèi)反應環(huán)境一致的條件下使用催化劑時催化效果確定。
實施例2如圖2所示，以脈沖電磁場催化過氧化氫反應為例，電磁脈沖催化試驗裝置由貯水瓶、水準管、三通活塞、量氣管、反應器、電磁線圈、恒溫浴和電磁脈沖發(fā)生儀構成，試驗過程(1)向反應器中注入10mL的1.5％過氧化氫溶液；(2)將裝有過氧化氫溶液的反應器置于30℃恒溫浴中預熱20分鐘；(3)將預熱后的反應器取出，將直徑為1mm的單芯銅線纏繞在反應器外部構成電磁線圈，將反應器重新放入30℃恒溫浴中；(4)接通電磁脈沖發(fā)生儀，于電壓為300V，頻率為15Hz的電磁脈沖的參數(shù)條件下處理過氧化氫溶液，處理時間為1min；(5)電磁脈沖處理后反應開始進行，每隔十分鐘測量一次氧氣的產(chǎn)生量。
與電磁脈沖催化試驗同時進行的對照實驗裝置如圖3所示，實驗裝置由貯水瓶、水準管、三通活塞、量氣管、反應器、和恒溫浴構成，對照試驗過程(1)向反應器中注入10mL的1.5％過氧化氫溶液；(2)將裝有過氧化氫溶液的反應器置于30℃恒溫水浴中預熱20分鐘；(3)將預熱后的反應器取出，將體積為0.3mL的硫酸鐵(III)銨催化劑分別加入反應器中；(4)將加入催化劑的反應器重新放入30℃恒溫水浴中，反應開始進行，每隔十分鐘測量一次氧氣的產(chǎn)生量。對照實驗結果見圖1。
權利要求
1.一種脈沖電磁場催化化學反應方法，其特征是將反應物注入反應器后，在反應器外部施加脈沖電磁場，電極不與反應物接觸，脈沖電壓1～1000V，脈沖頻率0.1～500Hz，脈沖電磁場催化處理時間根據(jù)反應物確定。
2.根據(jù)權利要求1所述的脈沖電磁場催化化學反應方法，其特征是脈沖電壓、脈沖頻率和施加脈沖電磁場時間根據(jù)在實驗室內(nèi)反應環(huán)境一致的條件下使用催化劑時催化效果確定。
3.根據(jù)權利要求1所述的脈沖電磁場催化化學反應方法，其特征是當反應物為10mL的1.5％過氧化氫溶液時，脈沖電壓為300V，脈沖頻率為15Hz處理時間為1min。
全文摘要
一種脈沖電磁場催化化學反應方法，解決了傳統(tǒng)的催化劑在化工生產(chǎn)中易失活、中毒，而且留在反應終端造成環(huán)境污染的問題。將反應物注入反應器后，在反應器外部施加脈沖磁場，電極不與反應物接觸，脈沖電壓1～1000V，脈沖頻率0.1～500Hz，脈沖電磁場催化處理時間根據(jù)反應物確定。優(yōu)點是既能起到催化或助催化作用，又能解決化學催化劑存在的失活、中毒和環(huán)境污染等問題。
文檔編號B01J19/08GK101091899SQ20071001121
公開日2007年12月26日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權日2007年4月28日
發(fā)明者王建中, 杜慧玲, 齊錦剛, 周大齊, 張震斌, 曹麗云 申請人:王建中, 杜慧玲, 齊錦剛