整体式分子筛基催化剂制备及其微波催化燃烧VOCs

以整体式蜂窝状分子筛为载体,制备铜锰铈负载型催化剂,研究其微波辐照下对VOCs （甲苯、丙酮、乙酸乙酯）的催化活性及其稳定性,探究影响催化剂活性的因素,并通过测试床层温度分布进行分析.研究表明,微波功率1.3kW、催化剂体积300mm×300mm×300mm,固定床温度>300℃条件下,催化剂对初始浓度200~2000mg/m³的5m³/h VOCs气体的降解效率为80%~92%.温度是VOCs氧化降解的条件,但当床层温度超过了300℃（VOCs完全燃烧温度）之后,升温对VOCs降解效率的影响不再明显.表征可知,尖晶石态铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物是主要的催化活性组分.VOCs在催化剂表面进行准一级反应而被催化氧化;高温对催化剂结构有一定影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.     

微波催化燃烧印刷包装VOCs废气的矿化途径与降解机理

结合贵金属和过渡金属催化剂的优点,采用等体积浸渍法制备了Pt-CuMnCeO_x/蜂窝纳米陶瓷整体式催化剂,考察其在微波辐照下对印刷包装VOCs（甲苯和丙酮）废气的矿化效果及催化机理.研究表明,微波功率600W,进气量5m³/h,甲苯和丙酮浓度各1000mg/m³条件下,催化剂床层温度达到300℃,双组分VOCs矿化率为82%.结合XRD和XPS表征可知,高分散的Pt颗粒与铜锰铈尖晶石活性组分在"微波热点"作用下提高了对甲苯、丙酮的低温催化效率;微波催化燃烧反应同时遵循L-H和MvK机理,不同价态金属间发生电子转移,催化剂表面产生更多的表面吸附氧和晶格氧,从而增强了VOCs分子的吸附与氧化.中间产物测试基础上,推测甲苯的氧化降解途径为甲苯→苯甲醛→苯甲酸→小分子酸→二氧化碳和水,丙酮的氧化降解途径为：丙酮→小分子醛类、酸类→二氧化碳和水.     

微波催化燃烧气态甲苯特性及床层温度分布

采用浸渍法制备Cu-Mn-Ce/堇青石蜂窝催化剂,于微波催化燃烧装置中考察其对甲苯废气的催化活性与稳定性,并对固定床温度进行了测试分析.研究表明,微波加热下床层温度分布均匀,甲苯的最佳反应温度在230~270℃之间.当停留时间大于9.7s且床层温度高于270℃时,甲苯的降解率大于90%.铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物尖晶石是主要的活性组分,甲苯在其表面上进行准一级反应而被催化氧化.高温对催化剂结构有影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.本文为微波催化燃烧技术治理VOCs废气的中试研究及下一步的实际应用提供了理论支持.     

微波加热下苯的催化氧化性能研究

研究考察了微波加热与传统电炉加热两种不同加热方式下苯的催化氧化性能,同时考察了微波加热下铜锰质量比,铈掺杂量及焙烧温度变化对铜-锰-铈/分子筛催化剂催化氧化苯性能的影响,并对催化剂进行了SEM和XRD表征.结果表明,微波加热下苯的催化氧化性能优于电炉加热,微波的"局部热点"效应、偶极极化作用与稳定的床层反应温度保证了苯的高效催化氧化;铜∶锰∶铈质量比1∶1∶0.33和焙烧温度500℃下催化剂的活性最高,苯的起燃温度与完全燃烧温度分别为165℃和230℃.催化剂表征分析可知,铜、锰氧化物及铜锰尖晶石固溶物等活性相的存在保证了催化剂的高活性;稀土元素铈的掺杂促进了活性组分在催化剂表面的分散与规整化;高温焙烧可导致催化剂表面的烧结与活性组分的团聚,从而降低其催化氧化苯的活性.     

二氧化钛复合型催化剂制备及其微波辅助催化氧化甲苯性能

实验采用溶胶凝胶法和传统浸渍法制备了TiO2-分子筛复合载体及复合载体负载过渡金属与稀土元素催化剂,通过微波辅助催化氧化甲苯的性能实验考察其催化活性.结果表明,复合TiO2明显提高了载体结构的稳定性与耐温性,并使过渡金属铜(Cu)、锰(Mn)和稀土元素铈(Ce)等活性组分在催化剂表面的分散更均匀;在复合载体吸附、吸波性能与多相活性组分催化的共同作用下,Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛催化剂微波辅助催化氧化甲苯的完全燃烧温度仅为175℃,此时甲苯去除率可达99％;15 h的连续性实验表明,TiO2复合型催化剂具有良好的催化活性与稳定性.由催化剂表征分析结果可知,活性组分颗粒的均匀分布与铜、锰氧化物及铜锰尖晶石固溶物等活性相的存在促进了甲苯的催化氧化,锐钛矿型TiO2较高的电子迁移速率与催化剂孔径的增大均有助于甲苯的氧化降解.     

碳化硅协同分子筛负载型催化剂微波辅助催化氧化甲苯性能

实验采用浸渍法制备分子筛负载型催化剂,微波场中利用吸波材料碳化硅和催化剂催化氧化甲苯废气.考察了碳化硅与分子筛负载铜-钒催化剂混合比及混合方式等条件变化对甲苯降解的影响,并通过电镜扫描、比表面积测试和X射线衍射分析等手段对催化剂进行了表征.研究表明,在固定床反应器底部装填质量比20%的碳化硅时,反应器兼有蓄热性能和低温催化氧化的优点,可有效提高微波能的利用和甲苯的催化氧化效率;微波功率75 W和47 W作用下,分子筛负载铜-钒催化剂和负载铜-钒-铈催化剂对甲苯的完全燃烧温度分别为325℃和160℃.表征发现,稀土元素铈的掺杂提高了活性组分在催化剂表面的分散度,催化剂的微孔结构保证了其对甲苯的高吸附性能,而非晶相型铜、钒氧化物的存在则提高了催化剂的催化活性.     

铜锰基整体式催化剂对烧结烟气CO净化特性

基于改性铜锰氧化物作为CO催化活性组分,分别制备了催化剂原粉、以泡沫金属、堇青石为载体的两种整体式催化剂,在实验室配气条件下对比了3种样品的CO催化效率及稳定性,优选了堇青石整体式催化剂,并在某钢厂实际烧结烟气条件下测试了其在不同催化剂负载量、空速、温度下的CO催化效率、稳定性以及衰减后样品催化特性;最后批量制备了2m³优选整体式催化剂并开展了6000m³/h烧结烟气CO净化中试实验.结果表明,烟气高浓水蒸气显著抑制CO催化反应,经240h催化后T₉₀最大提升38℃;催化剂负载量越高,T₉₀越低,催化效率衰减时间越短,稳定后的效率越高,但随着空速增加,该优势减小;1440h(2个月)中试实验中,进气温度185~195℃下,CO催化效率大于85%(平均90%),出口CO浓度低于1000×10^-6,出口平均烟温达220℃,具有节能减排双重效益.     

介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂用于催化燃烧降解乙酸丁酯

采用醇热法制备了有序球状介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂,应用BET、SEM、XRD、XPS等对不同物质的量比催化剂进行了表征,研究了催化降解乙酸丁酯的活性及其影响因素,并推测了降解机理.结果表明,铁铜锆复合催化剂颗粒均匀,分散性较好,孔径大部分小于50 nm,比表面积为46～68 m²·g^-1.各活性成分能够共存和协同发挥作用,铁、铜、锆离子吸附在氧化锌晶胞内,粒子间量子作用力促使晶胞表面积略有变大.锆能够提高3种活性成分间的作用力,可以调节表面电子密度,促使结合能向低的方向偏移,增强催化剂的氧化还原能力.随着锆比例的增大,催化剂的活性也随之增强;随着初始浓度、空速、相对湿度的增加,乙酸丁酯降解效率均有所下降.在乙酸丁酯初始浓度为2590 mg·m^-3、空速为9000 h^-1的工况下,ZnO-3M催化剂降解乙酸丁酯的T₅₀为116℃,T₉₀为200℃,270℃时CO₂转化率达96%,具有良好的低温催化活性和稳定性.乙酸丁酯催...     

负载顺序对浸渍法制备Mn-Ce/TiO2催化剂性能的影响

为了探究负载顺序对Mn-Ce/TiO₂催化剂氨选择性催化还原NO的影响,文章采用浸渍法制备了Mn-Ce/TiO₂低温SCR催化剂,并通过BET、SEM、XRD、FT-IR、H₂-TPR和NH₃-TPD对不同负载顺序的催化剂样品进行了表征,分析影响SCR活性的原因。结果表明,同时负载锰铈的催化剂脱硝活性最高,在反应温度为150 ℃的条件下,Mn-Ce/TiO₂催化剂的脱硝效率达到100%。BET和SEM结果表明,Mn、Ce同时负载催化剂的比表面积最大,且催化剂表面更加平整光滑,有利于催化活性;XRD结果表明,与同时负载锰铈的催化剂相比,锰铈分步负载时,其锰氧化物不够分散,都会影响催化剂中活性组分的晶体结构,从而影响催化剂性能。从H₂-TPR、NH₃-TPD分析可知,与锰铈同时负载比较,锰铈分步负载时,催化剂还原峰向高温方向发生了偏移,且催化剂表面酸性位点变弱,抑制了对NH₃的吸附能力,不利于NO_x     

改性赤泥催化剂制备及其催化燃烧甲苯性能

以赤泥固废为原料,采用酸溶-碱沉淀耦合焙烧处理方法制备低成本改性赤泥催化材料,通过XRF,BET,H₂-TPR,热重分析,FT-IR等手段进行表征测试分析,结果发现,酸溶-碱沉淀法耦合焙烧改性后的赤泥比表面积较原始赤泥提高了约26倍,较原始赤泥的甲苯催化活性大幅度提高.H₂-TPR结果表明,改性后赤泥的还原峰温度向低温方向移动,还原峰面积增大,说明改性后的赤泥氧化还原能力增强.在反应温度为300℃时,原始赤泥的甲苯转化率仅为11.6%,改性赤泥的甲苯转化率接近100%.甲苯浓度在1000~4000mg/m³条件下浓度升高,催化甲苯活性降低;空速对甲苯催化活性影响较大.对制备的催化剂进行稳定性测试,研究发现催化剂并无失活或恶化迹象,表明催化剂具有较优良的稳定性.     

MnCeOx/沸石催化剂对工业典型VOCs的催化性能

以沸石为载体制备了锰铈复合氧化物催化剂(记为:MnCeO_x/沸石催化剂),探究了催化剂对工业典型VOCs的二元催化性能,并对催化剂进行BET、XRD及SEM表征。结果表明:Ce的加入,促进了Mn的分散,提高了MnCeO_x/沸石催化剂的活性;当n(Mn)∶n(Ce)为1∶1,负载率为20%,焙烧温度为500℃时,催化剂的活性最高,其对甲苯的起燃温度(T50)和完全燃烧温度(T₉₀)分别为155,255℃;单组分实验中,催化剂对3种有机物均表现出较高活性,转化率达到90%时的反应温度均在275℃以下,其活性顺序为乙酸乙酯>甲苯>丙酮,主要受反应活化能大小及分子极性的影响;二元催化实验中,由于竞争吸附的影响,3种物质的T50和T90较单组分均分别提高了8～13,14～38℃。     

含氮VOCs催化氧化处理侧线试验研究

对某分子筛生产企业焙烧炉排放的废气开展催化氧化侧线试验研究,考察了在不同反应温度和催化剂床层空速条件下,催化氧化对烃类、含氮VOCs以及CO的去除效果,并重点考察了不同试验条件下NO_x的产生量。结果表明:在催化剂的作用下,催化氧化技术能在275~325 ℃的较低温度下有效去除废气中的非甲烷总烃、CO和含氮VOCs等有害组分,污染物去除率达95%以上,且NO_x可达标排放。     

优化内浸式Ce掺杂ZnO光催化降解罗丹明B

采用沉淀法优化制备了纳米级Ce掺杂ZnO，利用BET，XRD，SEM，ICP-AES，UV-Vis DRS，FT-IR等手段对催化剂结构形态组成进行表征.提出内浸式光催化降解模式，考察液层厚度对透光率的影响，优化了Ce掺杂ZnO光催化降解罗丹明B实验条件，分析了其动力学和机理.结果表明，Ce掺杂比为3%（n：n），500℃热处理2h活性最高.催化剂呈球状，尺寸均匀，粒径80~100nm，BET比表面积12.9m²/g，测定掺杂量和理论值一致，Ce掺杂增加了光吸收.悬浮液"遮挡效应"对光透过率衰减显著，催化剂浓度为0.1g/100mL时UV₂₅₄处光衰减率达到溶液的3倍.内浸式光催化降解1.0×10^-5mol/L罗丹明B溶液，在15W紫外灯，pH值为7，温度30℃，催化剂投加量0.1g/250mL条件下，70min降解率达到92.5%，6次套用降解率保持在80%以上，降解过程符合一级动力学，反应速率常数0.05min^-1.     

Cu-Mn-Zr复合催化剂制备及其催化氧化乙酸乙酯性能

采用溶胶凝胶法制备了4种不同金属摩尔比的Cu-Mn-Zr复合催化剂，利用BET、XRD和XPS对其进行了表征分析，通过固定床管式反应器评价了其对乙酸乙酯模拟气体的催化活性，定性测定了其催化反应降解产物.结果表明，Mn的加入增大了催化剂的比表面积和总孔容，催化剂的N₂吸附-解吸等温线为IV型.Cu-Zr（1：1）催化剂观察到氧化铜晶体和四方晶型氧化锆晶体，氧化铜晶体随着Cu比例的减小而降低，Mn的加入导致氧化锆晶体消失.催化剂无固定形态，呈现良好的分散性.增大Mn/Zr摩尔比能提高催化活性.Cu-Mn-Zr的适当组分比能提高其低温催化活性，其中Cu-Mn-Zr（1：1：1）催化剂的低温催化活性与CO₂的选择性较佳，在200℃时对CO₂的选择性达到96.7%.降解产物分析表明，乙酸乙酯降解中间产物有乙酸和乙醇，最终降解产物主要有CO₂和H₂O等.     

蜂窝活性炭与沸石分子筛对涂装VOCs废气的吸脱附性能对比

选取工业涂装VOCs废气作为试验对象,以蜂窝活性炭和沸石分子筛为吸附剂,设计固定床小试装置进行VOCs吸脱附试验。结果表明：蜂窝活性炭的碘值、比表面积、总孔容及微孔孔容均大于沸石分子筛,分别是沸石分子筛的1.79,2.93,1.55,2.02倍;相同脱附温度、进气风速条件下,VOCs从蜂窝活性炭表面脱附更容易,其脱附时间远低于沸石分子筛;相同反应条件下,蜂窝活性炭对VOCs的饱和吸附量明显高于沸石分子筛,但沸石分子筛的饱和吸附量受反应温度和VOCs浓度的影响相对较小;循环吸脱附10次后,蜂窝活性炭和沸石分子筛对VOCs的吸附率分别下降为第1次时的71.35%和81.15%,沸石分子筛的吸脱附性能更为稳定;蜂窝活性炭饱和吸附量大、脱附时间快,适用于宽负荷、低风量、中高浓度VOCs废气处理;沸石分子筛空气动力学及循环吸脱附性能较好,适用于处理初始温度相对较高、中低浓度VOCs废气。