双组分VOCs的催化氧化及动力学分析

考察了微波加热与管式炉加热下挥发性有机化合物(VOCs)甲苯与氯苯的催化氧化性能,并对双组分VOCs的反应动力学进行了分析.结果表明,VOCs的竞争吸附使得双组分中甲苯和氯苯的转化率比单组分降低3%~12%;微波的"热点效应"与"非热效应"使得VOCs转化效率明显优于管式炉加热,尤其是氯苯的转化率提高了31%~38%;微波加热降低了氧化反应温度和处理能耗.动力学分析表明,微波加热下甲苯和氯苯的反应活化能比管式炉加热下减少了2146 J·mol-1和1450J·mol-1,微波加热下氯苯的化学反应速率常数是管式炉加热的35倍,甲苯的反应速率常数提高了6倍.     

双组分甲苯、氯苯的微波辅助催化氧化及机理

通过微波辅助氧化典型挥发性有机化合物甲苯与氯苯的实验,探讨了TiO2-5A分子筛复合载体负载铜、锰、铈催化剂活性组分的存在形式及其与催化氧化活性的关联,研究采用SEM、EDS、BET、XRD、XPS以及FTIR等方法对催化剂进行了表征。研究表明,双组分中甲苯的完全转化温度(T95)比单组分的要高出31℃,而单组分氯苯在双组分氯苯的T90温度下可被完全转化,催化剂上目标物的竞争吸附降低了其催化氧化效果。XRD和XPS分析表明,催化剂中的活性物质以多价态氧化物CuO/Cu2O、MnO2/MnO以及Cu1.5Mn1.5O4和CuMn2O4尖晶石形式均匀分散于载体表面,Cu2+/Cu+、Mn4+/Mn2+的相互转化促进了电子转移增强了甲苯氯苯被氧化的性能,以及有更高催化活性的CuMn2O4尖晶石的形成有利于催化剂活性的提高。CeO2/Ce2O3相互转化加强了催化剂表面储氧、输氧的能力并加快了氧化反应速率。FTIR与粉红色尾气吸收液检测结果推测:甲苯首先氧化成苯甲醛、苯甲酸类物质,而氯苯氧化成苯酚,210℃下可最终氧化成二氧化碳和水。     

Cu-Mn-Ce/分子筛催化剂吸附甲苯后的微波原位再生及床层温度分布探究

实验考察了Cu-Mn-Ce/分子筛催化剂吸附甲苯后的微波原位再生效果,分析了固定床温度场分布及催化剂多次再生后的吸附穿透曲线,并对Cu-Mn-Ce/分子筛催化剂进行了比表面积和表面形貌的表征测试.研究表明,微波功率117 W、空气流速0.5 m3·h-1和催化剂用量800 g下,吸附催化剂的微波再生效果良好,脱附甲苯在催化剂表面被氧化降解并使催化剂恢复吸附能力.再生时床层温度水平截面上由内向外缓慢降低,垂直方向从下而上逐渐升高,并在床层中上部达到最高的250~350℃.6次吸附穿透曲线和催化剂表征证实,微波原位再生时催化剂表面存在烧结与团聚现象,催化剂的比表面积和微孔体积有所减少,从而缩短了催化剂的穿透时间;微波再生2次后,催化剂结构趋于稳定,吸附穿透时间维持在70 min左右.研究发现,催化剂表面形貌和孔径的变化与床层温度场的分布呈正相关关系.