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(shù)是目前國(guó)內(nèi)外降解揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）高效清潔的降解技術(shù)，在國(guó)際上引起了研究者的廣泛關(guān)注。環(huán)己酮是工業(yè)生產(chǎn)中使用較多的原料和有機(jī)溶劑之一，廣泛用于制造己內(nèi)酰胺以及己二酸等化工產(chǎn)品，是印染工業(yè)、石油油脂和農(nóng)藥生產(chǎn)等行業(yè)的有機(jī)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(yīng)器開(kāi)展環(huán)己酮廢氣的催化降解性能及降解機(jī)理研究。
　　低溫?zé)岽呋到猸h(huán)己酮等VOCs具有工藝簡(jiǎn)便，處理過(guò)程安全可靠，基本無(wú)二次污染

2、產(chǎn)生等明顯特點(diǎn)，應(yīng)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(yīng)器在不同工藝參數(shù)條件下對(duì)環(huán)己酮催化降解效率的影響及催化降解的途徑機(jī)理。首先采用氣相色譜儀（GC）對(duì)降解過(guò)程中環(huán)已酮濃度進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算催化降解率，并使用響應(yīng)面法（RSM）優(yōu)化物質(zhì)濃度、空速(GHSV)、相對(duì)濕度等工藝參數(shù)，獲得了最佳工藝條件。通過(guò)氣相質(zhì)譜儀（GC-MS）、傅里葉紅外光譜儀(FTIR)對(duì)催化降解中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物進(jìn)行了定性分析，

3、推測(cè)了環(huán)己酮催化降解的途徑。最后，對(duì)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(jìn)行了表征。所得結(jié)論如下：
　　1）以γ-Al2O3為載體，采用自組裝法制備了Pt負(fù)載量分別為0.6％、0.8%、1.0%的Pt/γ-Al2O3催化劑，并通過(guò)H2-TPR、XRD、TEM、FTIR和BET進(jìn)行了表征。
　　2）在一定工

4、藝參數(shù)條件下，采用單因子變量法驗(yàn)證了催化劑的催化活性，探究了工藝參數(shù)變化與降解效率的關(guān)系。通過(guò)響應(yīng)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(duì)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(nèi)環(huán)已酮降解率的變化；經(jīng)RSM優(yōu)化后的最佳工藝條件為相對(duì)濕度47.02%、進(jìn)氣濃度1992mg/m3、空速11788h-1，降解率為89.6%。在優(yōu)化條件下

5、進(jìn)行試驗(yàn)，獲得環(huán)已酮實(shí)際降解率為86.5%。單因子對(duì)環(huán)已酮降解率的貢獻(xiàn)程度為：濃度>濕度>空速，多因子貢獻(xiàn)程度為：濃度×濕度>濕度×空速>濃度×空速。
　　3）消除催化劑的內(nèi)外擴(kuò)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(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)定了環(huán)己酮催化降解的反應(yīng)級(jí)數(shù)a、b，反應(yīng)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(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。
　　4）采用氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）對(duì)降

6、解中間產(chǎn)物進(jìn)行分析，檢測(cè)到甲苯、苯、環(huán)己烯酮、甲基環(huán)戊酮、環(huán)戊酮等物質(zhì)；對(duì)降解產(chǎn)物進(jìn)行富集濃縮并經(jīng)FTIR分析，降解產(chǎn)物中存在有甲基、乙基、羥基、羧基、醛基等基團(tuán)，且最終產(chǎn)物為CO2與H2O，并在設(shè)計(jì)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(cè)了環(huán)己酮催化降解過(guò)程中存在四種反應(yīng)：活化環(huán)己酮鄰位（間位、對(duì)位）的反應(yīng)、鍵斷裂的開(kāi)環(huán)反應(yīng)、中間產(chǎn)物聚合與重組反應(yīng)、自由基氧化反應(yīng)，