基于固定床Pt-γ-Al2O3低溫催化降解環(huán)己酮廢氣的研究.pdf

1、催化技術是目前國內外降解揮發(fā)性有機污染物（VOCs）高效清潔的降解技術，在國際上引起了研究者的廣泛關注。環(huán)己酮是工業(yè)生產中使用較多的原料和有機溶劑之一，廣泛用于制造己內酰胺以及己二酸等化工產品，是印染工業(yè)、石油油脂和農藥生產等行業(yè)的有機溶劑。本文利用自主合成的Pt/γ-Al2O3作為催化劑，利用固定床反應器開展環(huán)己酮廢氣的催化降解性能及降解機理研究。
　　低溫熱催化降解環(huán)己酮等VOCs具有工藝簡便，處理過程安全可靠，基本無二次污染

2、產生等明顯特點，應用前景十分廣闊。本研究課題探究了裝載貴金屬催化劑Pt/γ-Al2O3的固定床反應器在不同工藝參數條件下對環(huán)己酮催化降解效率的影響及催化降解的途徑機理。首先采用氣相色譜儀（GC）對降解過程中環(huán)已酮濃度進行測定，計算催化降解率，并使用響應面法（RSM）優(yōu)化物質濃度、空速(GHSV)、相對濕度等工藝參數，獲得了最佳工藝條件。通過氣相質譜儀（GC-MS）、傅里葉紅外光譜儀(FTIR)對催化降解中間產物及最終產物進行了定性分析，

3、推測了環(huán)己酮催化降解的途徑。最后，對使用前后的催化劑用高分辨率透射電鏡（TEM）、X射線衍射儀（XRD）、低溫氮吸附（BET）、傅里葉紅外光譜（FTIR）和氫氣程序升溫還原（H2-TPR）等方法進行了表征。所得結論如下：
　　1）以γ-Al2O3為載體，采用自組裝法制備了Pt負載量分別為0.6％、0.8%、1.0%的Pt/γ-Al2O3催化劑，并通過H2-TPR、XRD、TEM、FTIR和BET進行了表征。
　　2）在一定工

4、藝參數條件下，采用單因子變量法驗證了催化劑的催化活性，探究了工藝參數變化與降解效率的關系。通過響應面法（RSM）多因子交互作用尋找最佳條件，在催化劑床層溫度為235℃下，探究了相對濕度10-70%（RH%）、氣態(tài)環(huán)己酮濃度500-4000mg/m3、空速5000-20000h-1范圍內環(huán)已酮降解率的變化；經RSM優(yōu)化后的最佳工藝條件為相對濕度47.02%、進氣濃度1992mg/m3、空速11788h-1，降解率為89.6%。在優(yōu)化條件下

5、進行試驗，獲得環(huán)已酮實際降解率為86.5%。單因子對環(huán)已酮降解率的貢獻程度為：濃度>濕度>空速，多因子貢獻程度為：濃度×濕度>濕度×空速>濃度×空速。
　　3）消除催化劑的內外擴散影響后，環(huán)己酮混合氣體流量為200mL/min，催化劑裝填量為0.4g。在該實驗條件下，測定了環(huán)己酮催化降解的反應級數a、b，反應活化能E，指前因子k0，并最終得到了氣態(tài)環(huán)己酮催化降解反應的動力學方程。
　　4）采用氣相質譜聯用儀（GC-MS）對降

6、解中間產物進行分析，檢測到甲苯、苯、環(huán)己烯酮、甲基環(huán)戊酮、環(huán)戊酮等物質；對降解產物進行富集濃縮并經FTIR分析，降解產物中存在有甲基、乙基、羥基、羧基、醛基等基團，且最終產物為CO2與H2O，并在設計條件下考查了催化降解的礦化率，表明適宜的濕度和較低的空速有利于礦化率的提高。
　　5）基于以上分析，推測了環(huán)己酮催化降解過程中存在四種反應：活化環(huán)己酮鄰位（間位、對位）的反應、鍵斷裂的開環(huán)反應、中間產物聚合與重組反應、自由基氧化反應，