近日，记者在采访中获悉，中北大学绿色催化研究所李裕博士带领团队，历经8载磨炼，完成山西省科技重大专项“磁载钛硅基催化剂制备及磁分离反应装置开发”，开发了多种磁性催化剂：磁性介孔氧化钛、磁性炭基光催化剂、磁性钛硅分子筛、磁性加氢催化剂、磁性全硅分子筛、磁性固体碱、磁性固体酸、磁性烯烃吸附剂、磁性4A分子筛、磁性MCM-41等10余种磁性催化剂。同时，他们成功地将磁性催化剂应用于难降解有机废水处理、糠醛加氢制糠醇绿色新工艺、F-T油合成PAO新工艺、RT生产废水中选择性分离四甲基氢氧化铵催化剂等。这意味着磁性催化剂的批量合成及工业化应用取得显著进步。
据了解，磁性催化剂可以很好解决悬浮态微纳米催化剂固液分离难题。悬浮态微纳米催化剂是一类具有良好催化活性和选择性、高效传热传质效率、较短扩散距离和较低内扩散阻力的催化剂，在液-固体系和气-液-固催化反应系统中应用非常广泛。然而，悬浮态微纳米催化剂的固液分离非常困难，传统固液分离方式几乎是无能为力，直接制约着微纳米催化剂大规模工业应用，这也是催化领域国内外同行面临的国际共性难题。
磁性催化剂的出现很好地解决这类难题，基本思路是纳米磁性颗粒为内核，催化活性组分包覆于磁性颗粒表面，构成壳核型或混合型的磁性催化剂。由于其宏观尺度仍控制在微纳米范畴，就保留了悬浮态催化剂的高催化活性特征，同时反应结束后，在外部磁场作用下实现快速固液分离。
据李裕介绍，近年来，磁性催化剂已成为绿色催化研究的热点，大多数研究仍集中于磁性催化剂的控制合成理论和性能评价等方面，尤其是在磁性催化剂的批量合成及工业化应用仍处于探索研究阶段。而此次技术的突破将有助于磁性催化剂大规模工业化应用。
据了解，李裕依托磁性催化剂核心技术，开发了高度集成的实验室综合废水处理器，其技术原理是利用磁性催化剂的良好吸附功能，
将废水中有机物快速捕获，在臭氧作用和UV紫外光作用下，实现有机污染物的高效降解，磁性催化剂在磁分离器作用回收循环利用。该技术成果有望解决我国实验室综合废水无序排放的状态。
当前，李裕博士团队已将磁性催化剂应用于费托法琢-烯烃原料制备聚琢烯烃（PAO）合成基础油工艺。该工艺在生产过程中会产生部分PAO乳化液副产物，造成PAO损失，且这部分副产物极难处置。利用磁性催化剂开发的PAO生产中催化剂，彻底颠覆了传统工艺中的“碱中和”理念，从工艺源头上解决PAO乳化液和污染物产生的问题。
除此之外，磁性催化剂应用于从RT培司生产废液选择性分离四甲基氢氧化铵也取得了重要进展。RT培司(4-氨基二苯胺)是生产橡胶防老剂的重要中间体，广泛应用于染料、纺织、印刷、制药和橡胶助剂等行业。然而，生产过程中产生吩嗪、偶氮苯和苯胺等少量副产物，长时间累积循环导致系统黏度增加，脱水困难，通过提高脱水温度和补充催化剂在短期内可以维持系统运行。但是，每隔两年系统必须全部更换新鲜催化剂，更换的循环废液色度高、气味重、黏度大、组成复杂，极难处置。RT培司生产废液的处置是国际性难题，也是长期制约橡胶防老剂行业清洁生产的瓶颈问题。
将磁性催化剂应用于此，成功地从RT培司生产废液中分离出四甲基氢氧化铵，分离出的四甲基氢氧化铵可以作为新鲜催化剂投放到系统，不仅解决了RT生产废液的处置问题，也回收了高附加值的产品。从RT培司生产废液中分离回收四甲基氢氧化铵的工艺简洁，投资费用不高，运行费用低，每吨RT培司生产废液处理成本低于400元，自控程度高，劳动强度小，企业实现安全、清洁、高效生产。
李裕介绍，磁性催化剂正在为化学工业及相关过程工业领域清洁生产带来重大变革，在解决资源、环境和经济三者矛盾和统一过程中将发挥至关重要的作用，有望从源头上实现控制污染、节能降耗和节省资源。（记者 刘雅文）
转自：中国化工报
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