新型CuMn-TiO-,2-苯類催化燃燒催化劑的研制及活性研究.pdf

1、揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs是一類重要的大氣污染物，為使廢氣達(dá)標(biāo)排放，催化燃燒是處理VOCs的有效方法之一。催化燃燒技術(shù)自問世以來，由于其反應(yīng)溫度較低（只需300℃左右），與非催化燃燒相比（反應(yīng)溫度為600～800℃），它的能耗小，甚至在有些情況下，達(dá)到起燃溫度后，無需外界供熱，還能回收凈化后廢氣的熱量；并且脫除率高達(dá)95％以上，Nox生成量少，基本上不會產(chǎn)生二次污染，繼而成為目前最有前景的VOCs銷毀方法之一。在催化燃燒技術(shù)中催化劑是關(guān)鍵

2、，其性能的優(yōu)劣對銷毀效率和能耗有著決定性的影響，因此研發(fā)出高活性和高穩(wěn)定性的低溫?fù)]發(fā)性有機(jī)物催化劑在我國乃至世界具有重要的經(jīng)濟(jì)和實際意義。
　　 本研究基于銅錳類催化劑對VOCs的催化燃燒進(jìn)行，以氣相色譜為檢測手段，用催化燃燒裝置考察催化劑對VOCs (甲苯)的催化活性。
　　 1）采用浸漬法、共沉淀法、反相微乳法制備了含銅錳類復(fù)合氧化物催化劑：CuMn/TiO2（浸漬法），CuMn/γ-Al2O3（浸漬法），Cu-Mn

3、復(fù)合氧化物（共沉淀），納米Cu-Mn復(fù)合氧化物（反相微乳法）。并對其催化活性進(jìn)行了比較，研究發(fā)現(xiàn)采用反相微乳法制備的納米Cu-Mn復(fù)合氧化物和采用浸漬法制備的CuMn/TiO2對甲苯的催化活性比傳統(tǒng)的CuMn/γ-Al2O3和Cu-Mn復(fù)合氧化物活性都要好。綜合考慮經(jīng)濟(jì)和實用意義，確定CuMn/TiO2為本課題深入研究的方向。
　　 2）采用浸漬法制備目標(biāo)催化劑（CuMn/TiO2），考察了負(fù)載量、活性組分不同配比和焙燒溫度對催

4、化劑活性的影響。得出當(dāng)CuMn總負(fù)載量為30％，活性組分的配比為Cu:Mn=1:2，焙燒溫度為500℃時，催化劑的活性最高：T50和T95分別為190℃和215℃，相對于CuMn/γ-Al2O3和Cu-Mn復(fù)合氧化物的T50分別下降了20℃、30℃，T95分別下降了30℃、50℃左右。該催化活性在負(fù)載型非貴金屬催化劑中已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。運用X射線衍射技術(shù)（XRD）、比表面測定儀（BET）和程序升溫還原（TPR）等方法對所制備的催化劑進(jìn)

5、行晶相結(jié)構(gòu)、比表面積、氧化還原特性的測試，發(fā)現(xiàn)：CuMn/TiO2催化劑的比表面積較為適中，促使分散其上的氧化物能以較為合適的粒徑存在，降低了活性組分和載體之間的交互作用并且生成了對深度氧化非常有利的CuMn2O4，使催化劑的活性得到很大的提高。
　　 3）研究發(fā)現(xiàn)，TiO2載體自身有一定催化活性，γ-Al2O3則幾乎沒有活性，TiO2與Cu、Mn的協(xié)同作用大大提高了CuMn/TiO2的催化活性。
　　 4）本工作在已有

6、實驗條件下對CuMn/TiO2進(jìn)行擠條成型研究，研究發(fā)現(xiàn)：采用硅溶膠成型的催化劑，無論從擠出難易、催化劑強(qiáng)度和催化劑外觀來看，都取得了最好的效果，但是其催化活性下降很大。而采用水作為粘合劑成型催化劑成型效果良好，相對于硅溶膠成型的催化劑而言，對甲苯催化活性得到了很大的提高。例如先制備催化劑粉料然后添加適量的水成型的CuMn/TiO2（鈦白粉）的T50為215℃左右，T95為260℃；粘合劑水的最佳加入量為2.70ml/10g干催化劑，針