HZSM-5分子篩負(fù)載稀土復(fù)合氧化物催化劑上CVOCs催化氧化性能的研究.pdf

1、含鹵VOCs是VOCs中對大氣環(huán)境的危害尤為顯著的一類污染物，鹵代烴類尤其是氯代烴類(CVOCs)不僅可以破壞大氣的臭氧層(1個Cl自由基最多可消耗106個臭氧分子），而且對人類的身體健康和生態(tài)造成持久的、積累性的影響。CVOCs由于具有良好的溶解性能和反應(yīng)惰性而作為一種重要的化工原料和有機(jī)溶劑被廣泛地應(yīng)用。國內(nèi)外關(guān)于含氯有機(jī)化合物的消除方法，主要包括熱消除、生物學(xué)處理、光催化降解、加氫脫氯等，其中催化氧化凈化以轉(zhuǎn)化溫度低、選擇性高而成

2、為最經(jīng)濟(jì)、最可靠的方法，在消除CVOCs方面的應(yīng)用也愈來愈受到人們的關(guān)注。氯代烴類與非氯代烴類的催化氧化區(qū)別在于C-Cl的斷裂取代了C-H的斷裂，雖然從熱力學(xué)上分析C-Cl的斷裂應(yīng)該更有利，但所生成的Cl可強(qiáng)吸附在催化劑的表面上，一方面更容易導(dǎo)致催化劑的失活，另一方面生成的Cl2可與烴類反應(yīng)生成多氯烴類，造成二次污染。
　　 本論文中，我們選擇HZSM-5分子篩為載體，比較系統(tǒng)地研究了硅鋁比對HZSM-5及其負(fù)載CeO2催化劑上

3、DCE催化氧化性能的影響。在此基礎(chǔ)上，研究了摻雜過渡金屬MOx(M=Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu)對CeO2/HZSM-5催化劑上DCE氧化性能的影響和規(guī)律，探討了CrOx-CeO2/HZSM-5催化劑上DCE、DCM和TCE催化降解機(jī)理。同時利用XRD、N2吸脫附、H2-TPR、NH3-TPD、DCE-TPSR等手段對負(fù)載型催化劑的織構(gòu)-結(jié)構(gòu)、氧化還原性質(zhì)和表面酸性等進(jìn)行了表征分析，得到了如下結(jié)果：
　　 1．對比研究了

4、不同硅鋁比的HZSM-5分子篩及其負(fù)載CeO2催化劑上DCE的催化氧化性能。結(jié)果表明，低硅鋁比（SiO2/Al2O3=22）的HZSM-5(22)分子篩及其負(fù)載CeO2催化劑對DCE的催化降解活性最高。CeO2與HZSM-5之間的相互作用明顯提高了氧物種的流動性，同時也增加了催化劑中弱酸與強(qiáng)酸的密度比例，從而提高了DCE脫氯生成C2H3Cl的能力及其中間產(chǎn)物的深度氧化。
　　 2．對比研究了9％M/HZSM-5(22)和9％M-

5、12％CeO2/HZSM-5(22)催化劑上DCE的催化降解性能。結(jié)果表明，與其單組分的9％M/HZSM-5(22)催化劑的催化降解活性比較，摻雜CeO2對9％Ni/HZSM-5(22)和9％Cu/HZSM-5(22)上DCE的降解活性有所下降，而對9％Cr/HZSM-5(22)催化劑的活性卻有明顯提高。9％M-12％CeO2/HZSM-5(22)催化劑對DCE的催化降解活性順序為：9％Ni-12％CeO2/HZSM-5(22)＞9％C

6、o-12％CeO2/HZSM-5(22)、9％Mn-12％CeO2/HZSM-5(22)＞9％Cu-12％CeO2/HZSM-5(22)、9％Cr-12％CeO2/HZSM-5(22)＞9％Fe-12％CeO2/HZSM-5(22)12％CeO2/HZSM-5(22)。弱酸和中強(qiáng)酸位密度的增加對DCE脫氯生成C2H3Cl有明顯的促進(jìn)作用。但摻雜Cu、Co和Mn的催化劑上生成了較多的C2HCl3和C2Cl4等多氯副產(chǎn)物，而摻雜Ni的催化劑

7、上生成了較多的CH3C1副產(chǎn)物，這可能與其金屬陽離子的強(qiáng)酸性位有關(guān)。過渡金屬與CeO2的共同摻雜，提供了活性氧物種及提高了其流動性，有利于提高DCE的深度氧化性能，尤其Cr的添加顯著提高了中間產(chǎn)物C2H3Cl進(jìn)一步脫氯降解的能力，避免了多氯副產(chǎn)物和CH3C1副產(chǎn)物的產(chǎn)生。
　　 3．比較研究了9％Cr-12％CeO2/HZSM-5(22)、9％Cr/HZSM-5(22)、12％CeO2/HZSM-5(22)和HZSM-5(22)