SBA-15介孔分子篩負(fù)載過渡金屬催化燃燒脫除乙腈廢氣的研究.pdf

1、眾所周知,含氰廢氣是一種含氮揮發(fā)性有機(jī)化合物,其來源于某些化工廠的廢氣排放,如丙烯腈廠、有機(jī)玻璃廠和煉焦廠等。如果不經(jīng)處理就將其排放到外界會破壞生態(tài)平衡、嚴(yán)重污染環(huán)境,并可能引起人畜的中毒死亡。催化燃燒法作為有機(jī)廢氣的有效脫除方法,其起燃所需的溫度較低、無二次污染、熱量可以回收利用、操作過程簡單、運(yùn)行和維護(hù)費用較低,因此采用催化燃燒法處理含氰廢氣具有明顯的優(yōu)勢。
　　 介孔分子篩是一種孔徑在2-50 nm之間且具有規(guī)則孔道分布的

2、新型材料,其中尤其是SBA-15介孔分子篩具有較大比表面積、規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu),良好的水熱穩(wěn)定性,因此在催化領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。近年來,將某些過渡金屬及其氧化物負(fù)載到介孔分子篩孔道中制備高活性催化劑已成為研究的熱點。
　　 本文針對丙烯腈廠或有機(jī)玻璃廠所排放乙腈廢氣的催化凈化,提出一種用過渡金屬負(fù)載介孔分子篩催化劑脫除含氰廢氣的方法,采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法將一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過渡金屬負(fù)載到SBA-15分子篩上,制成負(fù)載型SBA-15催化劑,

3、通過XRD、氮物理吸附、H2-TPR和TEM等手段對催化劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能的表征,并將其應(yīng)用到乙腈催化燃燒的反應(yīng)體系中考察其催化活性。結(jié)果表明,單組份金屬(Cr、Co、Cu和Mn)負(fù)載催化劑中,以2％的金屬負(fù)載量為比較標(biāo)準(zhǔn),Cu／SBA-15具有良好的催化活性和選擇性,在空速為20000 h-1、乙腈飽和蒸汽體積百分?jǐn)?shù)1％、氧氣體積百分?jǐn)?shù)5％的狀況下,乙腈的轉(zhuǎn)化率最高接近100％,氮氣產(chǎn)率最高可達(dá)80％左右,二氧化碳產(chǎn)率亦可達(dá)到100％,

4、其性能優(yōu)于Cr／SBA-15、Co／SBA-15和Co／SBA-15催化劑。雙組分金屬負(fù)載催化劑中,以2％的Cu負(fù)載量為基礎(chǔ),分別添加1％的活性金屬Mn、Co和Ag和分別添加4％的骨架金屬Zn、Zr和La后,氮氣產(chǎn)率有明顯的提高,但乙腈轉(zhuǎn)化率和二氧化碳產(chǎn)率會受到不同金屬添加的影響而發(fā)生變化。其中Cu-Zr／SBA-15在乙腈轉(zhuǎn)化率、氮氣產(chǎn)率和二氧化碳產(chǎn)率上較其他催化劑有明顯的優(yōu)勢,且各項數(shù)值比單一銅負(fù)載量為2％的Cu／SBA-15催化劑