催化剂二氧化锰有效清洗过滤二合一设备
二氧化锰(MnO₂)是一种常见的锰氧化物,呈黑色或棕色粉末状,在自然界中广泛分布。其化学性质稳定,具有强氧化性,在工业、化学、电池等领域有着广泛的应用。尤其在催化剂运用领域过程中,二氧化锰更是一种高效、低成本的催化剂,在众多化学反应中扮演着重要的角色。
二氧化锰的催化作用主要归因于以下几个方面:
高氧化态的锰离子: Mn⁴⁺离子具有很强的氧化性,能够吸附反应物分子,降低反应的活化能。
丰富的表面活性位点: 二氧化锰具有较大的比表面积和丰富的表面缺陷,为反应提供了大量的活性位点。
晶体结构的多样性: 二氧化锰存在多种晶型,不同的晶型具有不同的催化活性。α-MnO₂通常具有较高的催化活性。
根据制备二氧化锰方法所得到不同类型的二氧化锰具有以下性质特点
分类 | 制备方法 | 含量 | 目数 | 特点 | 应用 |
天然二氧化锰 | 天然品存在于软锰矿中 | 一般<75% | 80至400 | 活性一般 | 大量用于炼钢,在陶瓷着色、制作玻璃和干电池中也有应用,同时也是水处理和空气净化等领域的重要材料 |
电解二氧化锰 | ①高温硫酸锰溶液电解法 ②碳酸锰、硝酸锰热解法 | 90%至93% | 200至600 | 放电容量大、活性强、体积小、寿命长 | 主要应用于电池工业,是电池工业的优质原料,可以大程度的提升锌锰电池的比容量 |
化学二氧化锰 | ①还原法 ②氧化法 ③热分解法 | >98% | 性能优良、环境友好、科技含量较高的无机功能材料 | 其应用十分广泛,在电子行业中用作制锰锌铁氧体磁性材料;在化学工业中用作氧化剂、催化剂、吸附剂;在电池工业中用作电池的正极材料 |
注:不同的制备方法会影响二氧化锰的晶型、粒径、孔隙结构等,从而影响其催化性能。
工业中常用还原法和氧化法制备化工二氧化锰。氧化法和还原法的比较
制备方法 | 氧化法 | 还原法 |
原料 | 锰的低价态化合物 常用的锰源有硫酸锰、氯化锰等,常见的氧化剂有氯酸钾、高锰酸钾、过氧化氢等。 | 锰的高价态化合物 有机物: 常见的有机还原剂包括草酸、乙二醇、葡萄糖等。这些有机物在反应过程中被氧化,同时将高锰酸根离子还原为二氧化锰。 无机物: 常见的无机还原剂包括亚硫酸钠、硫酸亚铁、过氧化氢等。这些无机物在反应过程中提供电子,将高锰酸根离子还原。 |
反应过程 | 原料配制: 将硫酸锰和氯酸钾分别溶于水中,配制成一定浓度的溶液。 反应: 将两种溶液混合,在一定的温度和pH条件下进行反应。例如: MnSO4 + KClO3 → MnO2 + KCl + SO3 过滤洗涤: 反应结束后,过滤得到二氧化锰固体,并用去离子水反复洗涤,去除杂质。 干燥: 将洗涤后的二氧化锰固体在烘箱中干燥,得到最终产品。 |
原料配制: 将高锰酸钾和还原剂分别溶于水中,配制成一定浓度的溶液。 反应: 将两种溶液混合,在一定的温度和pH条件下进行反应。例如:2KMnO4 + 3H2C2O4·2H2O → 2MnO2 + 10CO2 + 8H2O 过滤洗涤: 反应结束后,过滤得到二氧化锰固体,并用去离子水反复洗涤,去除杂质。 干燥: 将洗涤后的二氧化锰固体在烘箱中干燥,得到最终产品。 |
产物 | 二氧化锰 | 二氧化锰 |
优点 | 原料来源广泛: 锰的低价态化合物来源广泛,易于获取。 方法灵活: 通过选择不同的氧化剂和反应条件,可以制备不同性质的二氧化锰。 产物多样性: 可以制备不同晶型、粒径和形貌的二氧化锰。 | 产物纯度高: 通过选择合适的还原剂和反应条件,可以得到高纯度的二氧化锰产品。 方法简单: 操作相对简单,易于控制。 适用性广: 可以制备不同晶型和形貌的二氧化锰。 |
由于高锰酸钾具有强氧化性,所以尽可能使用自动生产设备,不仅能保障操作人员安全,还能减少人工成本。同时,在还原反应过程中物料会产生有毒气体,所以需要设备具有一定的密闭性。常用于生产化学二氧化锰的设备有化学反应釜——焙烧炉——过滤设备——干燥设备——分级设备——搅拌设备——氯化反应炉。其中前端反应中最主要的便是反应加热和过滤洗涤,若过滤洗涤不完全则导致产品不纯或质量波动,同时设备需要定期维护清理的需求也要求设备便于拆卸和清理方便。无锡双瑞近期根据客户需求订制生产了一台化学二氧化锰(催化剂)筒锥式过滤洗涤二合一设备,该设备使用螺带搅拌,多层烧结网作为过滤介质,以及高密闭性阻挡泄露设计,能有效满足客户在过滤洗涤过程中对物料除杂纯度的要求。
螺杆螺带式搅拌器分为:单螺带式、双螺带式、螺杆式、锥形单螺带式、锥形双螺带式、椭圆底双螺带等。螺带搅拌过程中,旋转产生的流动主要沿搅拌轴方向(上下方向)推动物料进行搅拌。这种搅拌方式可以使物料沿着搅拌轴方向发生较强的流动。在清洗物料的过程中,能提供较强的搅拌效应,物料在搅拌过程中能够在各个方向上流动,从而实现较高的混合均匀性;搅拌过程中也会产生较低的剪切力,避免破坏物料结构;与传统的桨式搅拌器相比,螺带搅拌器提供的搅拌力更加均匀分布,减少了局部区域的过度搅拌或不足搅拌的情况;无锡双瑞采用锥形螺带结构,不仅能使物料不大量堆积在螺带上,还能在最后出料的过程中通过搅拌促进出料效率,在清洗过程中相较于其他搅拌器也更易清洁。
无锡双瑞在方案设计过程中,选择使用多层烧结网作为过滤介质是为了更好的提高物料生产过程中的过滤精度和过滤效果。多层烧结网通常由 3 至 6 层不同网孔尺寸和丝径的金属网组成,通常采用不锈钢丝网,但也可以根据需要选择其他金属材质。层与层之间通过高温烧结工艺将它们固定在一起,形成一个坚固而有层次结构的整体。无锡双瑞拥有丰富的制造经验,在满足客户稳定生产的基础上也能满足一些化工医药级别的标准要求。可达到微米级别的过滤精度;可用于酸碱环境或腐蚀性液体的过滤;灵活过滤,可将烧结网与其他高效过滤材料(如无纺布、活性炭等)结合使用;高效排出滤液,由于其多层次的结构,物料在流动过程中不会轻易堵塞,可以维持较长时间的稳定流量;机械强度较高,能够承受较大的压力,易于清洗,可以通过反向流动清洗、化学清洗等方式进行维护。