SBA-15介孔分子篩負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)性有機化合物,其來源于某些化工廠的廢氣排放,如丙烯腈廠、有機玻璃廠和煉焦廠等。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、運行和維護費用較低,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)量分數(shù)的過渡金屬負載到SBA-15分子篩上,制成負載型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)負載催化劑中,以2％的金屬負載量為比較標(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數(shù)1％、氧氣體積百分數(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80％左右,二氧化碳產(chǎn)率亦可達到100％,

4、其性能優(yōu)于Cr／SBA-15、Co／SBA-15和Co／SBA-15催化劑。雙組分金屬負載催化劑中,以2％的Cu負載量為基礎(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)值比單一銅負載量為2％的Cu／SBA-15催化劑