本發(fā)明涉及一種分解過(guò)氧化氫的催化劑及其制備方法、使用方法。

背景技術(shù)：

過(guò)氧化氫在上世紀(jì)70年代開(kāi)始應(yīng)用于食品設(shè)備的包裝材料滅菌上，80年代為美國(guó)環(huán)保署正式核準(zhǔn)，作為可以替代甲醛或其他消毒劑，符合環(huán)保要求的一種消毒、滅菌劑。雖然過(guò)氧化氫是無(wú)害的，但是其以氣體分子出現(xiàn)時(shí)，對(duì)人體及環(huán)境是有害的。

過(guò)氧化氫具有過(guò)氧鍵，-o-o-中o不是最低氧化態(tài)，故不穩(wěn)定，容易斷開(kāi)。常溫下波長(zhǎng)為320～380nm的光照射，或是加熱，使用催化劑都可以加速過(guò)氧化氫的分解。光照速度太慢，加熱浪費(fèi)能源，而分解速率不穩(wěn)定，所以尋找一種合適的催化劑便更加重要。過(guò)氧化氫的催化原理主要有以下幾種：

1、過(guò)氧化氫酶：是催化過(guò)氧化氫分解成氧和水的一種酶，廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi)的末端氧化酶，酶分子結(jié)構(gòu)中含有鐵卟啉環(huán)，1個(gè)分子酶蛋白中含有4個(gè)鐵原子。它的主要作用就是催化h2o2分解為h2o與o2，使得h2o2不至于與o2在鐵螯合物作用下反應(yīng)生成非常有害的-oh過(guò)氧化氫酶的作用是使過(guò)氧化氫還原成水:2h2o2→o2+2h2o。但過(guò)氧化氫酶因提煉成本因素，不能廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。

2、過(guò)渡元素氧化物對(duì)過(guò)氧化氫的分解有催化作用。如氧化鉻cr2o3、氧化錳mno2、氧化鐵fe2o3、氧化鈷coo、氧化鎳nio、氧化銅cuo、氧化亞銅cu2o、氧化鋅zno。但此類(lèi)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致催化速率太快，容易形成高溫高壓的安全隱患，十分危險(xiǎn)，難以控制，因此在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較少。

3、采用的是活性炭等吸附的方式，再讓過(guò)氧化氫自然分解，其分解效果不理想，同時(shí)在使用后無(wú)法還原，需要定期的更換。

因此，開(kāi)發(fā)一種效果理想、性能安全能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的過(guò)氧化氫催化劑，迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的過(guò)渡元素氧化物作為催化劑具有催化速率太快，難以控制的缺陷，而提供了一種分解過(guò)氧化氫的催化劑及其制備方法、使用方法。

本發(fā)明提供了一種分解過(guò)氧化氫的催化劑，其原料包括活性組分和催化劑載體，所述活性組分包括al2o3、sio2、ceo2、zro2、mgo、la2o3、tio2、f2、nd2o3和fe2o3，所述催化劑載體包括cao、pdo、hfo2、p2o5、k2o、hcl、rh、zno和as2o3，所述活性組分和所述催化劑載體中各組分的用量如下表1所示：

表1催化劑的原料組分

較佳地，所述活性組分和所述催化劑載體中各組分的用量如下表2所示：

表2催化劑的原料組分

其中，催化劑載體發(fā)揮的作用是致孔劑和成膏劑。

其中，f2以氣態(tài)形式作為原料，hcl以液態(tài)鹽酸的形式作為原料，rh以固態(tài)單質(zhì)存在。

本發(fā)明還提供了上述催化劑的制備方法，其包括如下步驟：將各原料稱(chēng)重后，混合均勻，置于模具中，再在900-1100℃下高溫?zé)Y(jié)成多孔陶瓷固化物，即可。

本發(fā)明中，按照本領(lǐng)域常規(guī)，所述的混合均勻在濕法攪拌混料機(jī)中進(jìn)行。

本發(fā)明中，所述模具為本領(lǐng)域常規(guī)設(shè)備，較佳地為不銹鋼模具，能在高溫環(huán)境下不產(chǎn)生形變。

本發(fā)明中，按照本領(lǐng)域常規(guī)，所述的高溫?zé)Y(jié)在電熱烤箱中進(jìn)行；所述高溫?zé)Y(jié)的溫度較佳地為1000℃。

本發(fā)明還提供了一種上述催化劑的使用方法，將過(guò)氧化氫氣體輸入隔離器中，進(jìn)行滅菌處理，滅菌后的過(guò)氧化氫氣體通過(guò)所述催化劑，進(jìn)行剩余過(guò)氧化氫氣體的分解，至所述隔離器中過(guò)氧化氫氣體的濃度降至1ppm以下，即可。

本發(fā)明中，所述的過(guò)氧化氫氣體一般來(lái)自于過(guò)氧化氫氣體發(fā)生器。

本發(fā)明中，所述的隔離器為本領(lǐng)域常規(guī)設(shè)備，一般為過(guò)氧化氫滅菌器。

本發(fā)明中，較佳地，還將高溫?zé)Y(jié)后得到的多孔陶瓷固化物(即催化劑)組裝入不銹鋼外殼中，得到催化器。以催化器的形式進(jìn)行催化，便于過(guò)氧化氫氣體的流動(dòng)，并使過(guò)氧化氫氣體與催化器有更大的接觸面。并將催化器安裝在所述隔離器內(nèi)，或者安裝在所述隔離器的排風(fēng)管道上，進(jìn)行剩余過(guò)氧化氫氣體的分解，其中后者效果更佳。

根據(jù)上述使用方法，本發(fā)明所述的催化劑可以應(yīng)用于制藥企業(yè)、醫(yī)院、學(xué)院生物試驗(yàn)室環(huán)境消毒滅菌。一般配合在過(guò)氧化氫滅菌器上使用，目的是將滅菌后空間中的氣態(tài)過(guò)氧化氫分解為對(duì)人和環(huán)境無(wú)危害的水和氧氣，使滅菌空間內(nèi)的過(guò)氧化氫濃度降至1ppm以下，避免對(duì)人和環(huán)境無(wú)任何危害和潛在威脅的程度。

在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。

本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明提供的催化劑催化速度快，催化效果穩(wěn)定，能最大限度地催化分解過(guò)氧化氫，兼顧效率和安全的問(wèn)題，而且耐高溫，方便取用；反應(yīng)后自動(dòng)還原，節(jié)省費(fèi)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的催化劑的制備工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的催化劑的使用工藝流程圖。

圖3為效果實(shí)施例1中本申請(qǐng)與對(duì)比實(shí)施例1的對(duì)比效果圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說(shuō)明書(shū)選擇。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種分解過(guò)氧化氫的催化劑，其原料包括活性組分和催化劑載體，所述活性組分包括al2o3、sio2、ceo2、zro2、mgo、la2o3、tio2、f2、nd2o3和fe2o3，所述催化劑載體包括cao、pdo、hfo2、p2o5、k2o、hcl、rh、zno和as2o3，所述活性組分和所述催化劑載體中各組分的用量如表2所示。

催化劑的制備方法，包括如下步驟：將各原料稱(chēng)重后，在濕法攪拌混料機(jī)中混合均勻，置于模具中，再在電熱烤箱中以1000℃下高溫?zé)Y(jié)成多孔陶瓷固化物，對(duì)燒結(jié)后的多孔陶瓷固化物的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行測(cè)定，目數(shù)為10目。圖1為本實(shí)施例中催化劑的制備工藝流程圖。

圖2為本實(shí)施例中催化劑的使用工藝流程圖，具體來(lái)說(shuō)，是將高溫?zé)Y(jié)后得到的多孔陶瓷固化物(即催化劑)組裝入不銹鋼外殼中，得到催化器。然后將催化器安裝在所述隔離器的排風(fēng)管道上?？梢詫?shí)現(xiàn)將滅菌空間中過(guò)氧化氫氣體的濃度由400ppm降低至1ppm以下。

對(duì)比實(shí)施例1

現(xiàn)有技術(shù)中，市場(chǎng)上使用過(guò)氧化氫作為滅菌劑的應(yīng)用比較多的是氣化過(guò)氧化氫傳遞窗或者帶氣化過(guò)氧化氫滅菌功能的隔離器。傳遞窗或隔離器在使用氣化過(guò)氧化氫滅菌后，需要將過(guò)氧化氫的濃度降到安全的水平1ppm以下。如果讓過(guò)氧化氫自然降解，降解的過(guò)程需要至少8個(gè)小時(shí)以上，才能符合實(shí)際生產(chǎn)的要求。因此通常的做法是引入新風(fēng)，替換過(guò)氧化氫氣體或微液滴，可以比較快的將環(huán)境中的過(guò)氧化氫濃度在20分鐘到三個(gè)小時(shí)內(nèi)降為1ppm以下。

但是其缺點(diǎn)是在排氣的過(guò)程中，如果過(guò)氧化氫氣體排到室內(nèi)環(huán)境，由于濃度太高(比如100ppm)會(huì)對(duì)人員健康甚或生命造成危害，如果排入空調(diào)系統(tǒng)的管道，高濃度的過(guò)氧化氫(比如500ppm)會(huì)腐蝕鍍鋅鋼板制作的風(fēng)管，造成設(shè)備的損壞及空調(diào)系統(tǒng)漏氣。

效果實(shí)施例1

利用本申請(qǐng)實(shí)施例1制備的催化劑，并在排風(fēng)管道上加裝含催化劑的催化器，促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，能夠?qū)⑵淇焖俚胤纸鉃樗把鯕?，符合保護(hù)人員及環(huán)境的宗旨。過(guò)氧化氫滅菌器在使用實(shí)施例1的催化劑的和采用對(duì)比實(shí)施例1所述的自然降解法的對(duì)比結(jié)果如圖3所示，橫坐標(biāo)表示分解時(shí)間，單位是min，縱坐標(biāo)表示過(guò)氧化氫氣體的濃度，單位是ppm，其中過(guò)氧化氫濃度采用德?tīng)柛駐hp氣體檢測(cè)儀7000測(cè)得。

本發(fā)明制得的催化劑可廣泛應(yīng)用在需要使用雙氧水氣體(過(guò)氧化氫)進(jìn)行消毒滅菌的應(yīng)用場(chǎng)合和設(shè)備上面。如醫(yī)院、封閉空間、藥廠車(chē)間需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行消毒滅菌，可利用該催化劑及其制備成品安裝在排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行消毒滅菌后空間殘余過(guò)氧化氫氣體進(jìn)行催化分解。

也可和消毒滅菌設(shè)備如過(guò)氧化氫傳遞窗，過(guò)氧化氫滅菌柜等使用雙氧水進(jìn)行滅菌的設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，形成設(shè)備的一部分，在滅菌排殘階段進(jìn)行工作，將過(guò)氧化氫氣體進(jìn)行催化分解。