分子筛负载Mn基金属氧化物催化剂催化氧化苯的性能研究

 2022-01-18 00:00:31

论文总字数:22958字

目 录

第一章 文献综述 1

1.1挥发性有机物概述 1

1.1.1挥发性有机物的简介 1

1.1.2挥发性有机物的来源 2

1.1.3挥发性有机物的危害 2

1.2 VOCs的催化燃烧技术 2

1.2.1 VOCs催化燃烧原理 3

1.2.2 VOCs催化燃烧的特点 3

1.3催化燃烧催化剂研究现状 4

1.3.1催化剂活性组分 4

1.3.2催化剂载体 5

1.4课题研究背景、目标及意义 6

1.4.1课题研究的目的和意义 6

1.4.2课题研究的内容 7

第二章 实验材料与方法 8

2.1实验仪器及试剂 8

2.2 催化剂的制备 8

2.2.1 Mn-Ce氧化物/堇青石/分子筛催化剂制备 8

2.2.2 La/Co/Cu- Mn-Ce氧化物/分子筛催化剂制备 8

2.3催化剂的活性评价 9

2.3.1苯氧化活性评价 9

第三章 结果与讨论 11

3.1苯标准曲线的绘制及管道中苯初始浓度稳定性评价 11

3.2不同分子筛负载活性组分的催化性能的分析 12

3.3酸处理后不同分子筛负载活性组分的催化性能的分析 13

3.4 M(La/Co/Cu)掺杂后负载型催化剂催化性能的分析 14

3.5焙烧条件对M(La/Co/Cu)掺杂后负载型催化剂催化性能的影响 15

第四章 结论与展望 17

4.1结论 17

4.2展望 17

参考文献: 17

致谢 20

分子筛负载Mn基金属氧化物催化剂催化氧化苯的性能研究

王鹏

, China

Abstract: A series of Mn/Ce/M(La/Co/Cu) complex oxides catalysts supported on cordierite honeycomb were prepared bysol-gel method with using Mn(NO3)2、Zn(NO3)2、citric acid and so on. The effect of the molar ratio, loading amount of Mn-Zn oxides and calcinations temperature on the catalytic properties for the complete oxidation of toluene were investigated. The results show that the Mn/Ce/M(La/Co/Cu) complex oxides catalysts with molar ratio of 12:1:1, 25% loading and calcining at 450℃ for 4h exhibits high catalytic performance. When the concentration of toluene was 1500ppm and the gaseous hourly space velocity was 15000 h-1, the conversion of toluene was over 90% at the reaction temperature of 350℃.

Keywords: Mn/Ce/M(La/Co/Cu) complex oxides, benzene, catalytic combustion, molecular sieve

第一章 文献综述

随着全球工业的快速发展,空气质量急剧下降,给人类的生存环境带来了巨大的威胁。众所周知,近年来各大城市纷纷出现了恶劣的雾霾天气,严重地污染环境,危害人类身体健康,以至于国家不断更新推出环保政策。而在造成雾霾天气的所有因素当中,挥发性有机物首当其冲,于是乎有关挥发性有机物应当怎样有效且高效处理成为当下各研究者亟待解决的问题。

1.1挥发性有机物概述

1.1.1挥发性有机物的简介

挥发性有机物(Volatile organic compounds,简称VOCs)是指室温条件下,饱和蒸气压超过10.3Pa,沸点介于50℃-250℃之间,以蒸汽形式存在于大气中的一类有机物。表1-1中展示了VOCs物理化学和热力学的特性[1, 2]。研究表明,VOCs因其间接产生臭氧气体,以及之间输送有毒物质而被列为是大气污染的主要诱因[3]

表1-1 常见VOCs的物理、化学以及热力学性质

化合物

化学式

Cp(J/mol℃)

B.P.(℃)

⊿Gf(kJ/mol)

⊿Hf(kJ/mol)

Hfe(kJ/mol)@25℃

甲苯

C7H8

166.0

110.6

114.09

12.0

-3909.8

丙烷

C3H8

73.8

-42

-23.4

-103.8

-2220.0

C6H6

136.1

80.1

124.5

49.0

-3267.6

乙苯

C8H10

185.9

136

120

-12.5

-4564.7

邻二甲苯

C8H10

188.8

144

110.8

-24.4

-4552.8

乙炔

C2H2

44.1

-84

209.2

226.7

-1299.6

丙酮

C3H6O

125.0

56

-155.3

-248.1

-1789.9

甲醛

CH2O

35.4

-19

-109.9

-115.9

-563.4

正己烷

C6H14

195.0

68

-4.0

-198.8

-4163.1

乙醛

C2H4O

53.7

20.2

-133.2

-166.4

-1192.3

乙烯

C2H4

42.9

-103.7

68.4

52.5

-1411.1

日常生活中,VOCs的类型多种多样,而气源决定了VOCs的特性,常见的VOCs包括脂肪烃、卤代烃、芳香烃、醛、酮、醇、醚、酯等[4],如下表1-2所示。

表1-2 常见VOCs的类型

种类

VOCs

烷烃类

乙烯、丙烯、丁二烯等

脂肪烃类

丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丁酯

芳香烃类及其衍生物

苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等

卤代烃类

二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烷、四氯乙烯

醇、醛和酮类

甲醇、乙醇、异戊二醇、甲醛、乙醛、丙酮

醚、酚和酯

乙醚、苯酚、甲酚、邻苯二甲酸二乙酯等

胺和腈

苯胺、二甲基甲酰胺、丙烯腈等

酸和酸酐

乙酸、丙酸、丁酸、乙二酸、邻苯二甲酸酐

其他

氯氟烃、甲基溴等

1.1.2挥发性有机物的来源

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