本發(fā)明涉及一種分解過氧化氫的催化劑及其制備方法、使用方法。

背景技術(shù)：

過氧化氫在上世紀(jì)70年代開始應(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。雖然過氧化氫是無害的，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。

過氧化氫具有過氧鍵，-o-o-中o不是最低氧化態(tài)，故不穩(wěn)定，容易斷開。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。過氧化氫的催化原理主要有以下幾種：

1、過氧化氫酶：是催化過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過氧化氫酶的作用是使過氧化氫還原成水:2h2o2→o2+2h2o。但過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、過渡元素氧化物對(duì)過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，再讓過氧化氫自然分解，其分解效果不理想，同時(shí)在使用后無法還原，需要定期的更換。

因此，開發(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)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的過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，將過氧化氫氣體輸入隔離器中，進(jìn)行滅菌處理，滅菌后的過氧化氫氣體通過所述催化劑，進(jìn)行剩余過氧化氫氣體的分解，至所述隔離器中過氧化氫氣體的濃度降至1ppm以下，即可。

本發(fā)明中，所述的過氧化氫氣體一般來自于過氧化氫氣體發(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，便于過氧化氫氣體的流動(dòng)，并使過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。一般配合在過氧化氫滅菌器上使用，目的是將滅菌后空間中的氣態(tài)過氧化氫分解為對(duì)人和環(huán)境無危害的水和氧氣，使滅菌空間內(nèi)的過氧化氫濃度降至1ppm以下，避免對(duì)人和環(huán)境無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氧化氫，兼顧效率和安全的問題，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

下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(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，或按照商品說明書選擇。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種分解過氧化氫的催化劑，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，具體來說，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。可以實(shí)現(xiàn)將滅菌空間中過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)上使用過氧化氫作為滅菌劑的應(yīng)用比較多的是氣化過氧化氫傳遞窗或者帶氣化過氧化氫滅菌功能的隔離器。傳遞窗或隔離器在使用氣化過氧化氫滅菌后，需要將過氧化氫的濃度降到安全的水平1ppm以下。如果讓過氧化氫自然降解，降解的過程需要至少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)，替換過氧化氫氣體或微液滴，可以比較快的將環(huán)境中的過氧化氫濃度在20分鐘到三個(gè)小時(shí)內(nèi)降為1ppm以下。

但是其缺點(diǎn)是在排氣的過程中，如果過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)過氧化氫的分解，能夠?qū)⑵淇焖俚胤纸鉃樗把鯕猓媳Ｗo(hù)人員及環(huán)境的宗旨。過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)表示過氧化氫氣體的濃度，單位是ppm，其中過氧化氫濃度采用德爾格vhp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氧化氫氣體進(jìn)行催化分解。

也可和消毒滅菌設(shè)備如過氧化氫傳遞窗，過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，將過氧化氫氣體進(jìn)行催化分解。