CeO-,2-負(fù)載Y分子篩系列對含氯揮發(fā)性有機(jī)化合物催化氧化性能的研究.pdf

1、催化燃燒法是去除含氯揮發(fā)性有機(jī)化合物(Chlorinated Volatile Organic Compounds，CVOCs)的主要手段之一。催化燃燒法是利用催化劑使有機(jī)物在燃點以下(250-400℃)與氧化合，生成無毒的H2O、CO2及毒性較小的HC1，從而達(dá)到凈化的目的。由于氧化溫度低，沒有火煙、不會生成NOx；轉(zhuǎn)化較徹底，沒有二次污染；啟動能耗低，并能回收甚至輸出部分熱能，是控制VOCs及二惡英類含氯有機(jī)物的有效手段之一，而分子

2、篩催化劑作為催化氧化含氯有機(jī)化合物常用催化劑之一，在消除CVOCs方面的應(yīng)用愈來愈受關(guān)注。 相對于貴金屬催化劑的昂貴成本，容易因氯、硫而中毒以及過渡金屬催化劑的活性較低等缺點而言，分子篩由于酸性中心的存在有利于反應(yīng)物的吸附與活化，而特殊的孔道結(jié)構(gòu)對產(chǎn)物具有一定的選擇性，在揮發(fā)性有機(jī)物的催化消除方面具有較好的催化活性，使制備新型分子篩催化劑逐漸成為該領(lǐng)域的研究熱點。 本論文系統(tǒng)地研究了CeO2負(fù)載Y分子篩催化劑對1，2-二

3、氯乙烷(DCE)催化氧化性能。考察了不同比例CeO2-USY催化劑、不同載體負(fù)載CeO2催化劑和不同方法制備1/8 CeO2-USY的催化劑催化性能，重點考察了添加不同過渡金屬、添加不同銅含量及不同焙燒溫度對CeO2-USY催化劑催化性能的影響，通過XRD、H2-TPR、BET和NH3-TPD技術(shù)對CeO2-Y催化劑的物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征，同時還研究了DCE催化氧化過程機(jī)理以及不同添加物對DCE產(chǎn)生副產(chǎn)物量不同的影響，得到一些有價值

4、的研究成果。 首先，比較了不同比例CeO2-USY催化劑對DCE的催化氧化性能，發(fā)現(xiàn)1/8CeO2-USY、1/5CeO2-USY和1/2CeO2-USY催化劑具有良好的催化性能，在270℃時DCE的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98％以上。綜合分析三者產(chǎn)生的副產(chǎn)物，1/8CeO2-USY具有較好的性能，產(chǎn)生副產(chǎn)物的量較少。 其次，考察了不同載體負(fù)載的CeO2催化劑對DCE的催化性能，發(fā)現(xiàn)1/8CeO2-USY和1/8CeO2-SSY催化劑

5、具有良好的催化性能，分別在270℃和290℃就達(dá)到了對DCE的轉(zhuǎn)化率就達(dá)到98％。產(chǎn)生主要副產(chǎn)物氯乙烯的最高濃度的峰溫較低，分別為300℃和280℃。比較了不同制備方法對1/8CeO2-USY催化劑DCE氧化反應(yīng)催化性能的影響，發(fā)現(xiàn)1/8CeO2-USY(Ce(NO3)3·6H2O)、1/8CeO2-USY和1/8 CeO2-USY(NH3·H2O)催化劑的催化活性類似。這說明，USY與CeO2的協(xié)同作用是在硝酸亞鈰焙燒成CeO2的過程

6、中發(fā)生的，而直接加入CeO2機(jī)械研磨，USY無法與其發(fā)生協(xié)同作用，導(dǎo)致活性下降。 此外，還考察了不同過渡金屬添加對浸漬法制備的1/8 CeO2-USY催化劑催化性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)過渡金屬Cu、Cr的摻雜會提高CeO2/USY復(fù)合催化劑的強(qiáng)酸中心數(shù)目，提高催化劑的還原性能，從而可顯著提高CVOCs催化降解副產(chǎn)物的深度氧化性能；而過渡金屬Co、Mn等添加會提高CeO2/USY催化劑的中等強(qiáng)度的酸中心數(shù)目，可提高CVOCs催化

7、脫氯性能。進(jìn)而研究了不同銅含量添加對催化劑催化性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著銅含量的增加，產(chǎn)生氯乙烯的量逐漸降低而后又增加，12％Cu含量的催化劑產(chǎn)生氯乙烯的量最少。結(jié)果表明，銅的添加不僅有利于提高CeO2-USY對C2H3C1的脫氯能力，而且也有利于DCE的深度氧化。催化劑在焙燒溫度低于650℃時具有良好的穩(wěn)定性。但焙燒溫度過高時又會使催化劑燒結(jié)，使催化劑比表面積降低和促進(jìn)晶粒長大，進(jìn)而影響催化劑各組分之間的作用強(qiáng)弱。銅鈰之間作用的大小直