催化湿式氧化中铜和锰基催化剂的研究

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湿式催化氧化法是一种治理高浓度有机废水的先进技术,在一定压力(5~20MPa)和温度(150~350℃)及催化剂的作用下将废水中有机物氧化分解成CO2、H2O,将硫、氮等毒物分别氧化成SO42-、NO3-,污染物完全矿化,达到净化的目的,同时可使废水中一部分难生物降解组分氧化转化而改善了其可生化性。贵金属(Pt、Pd、Ru、Rh等)用于催化湿式氧化处理各种废物的有效性已得到证明。但是贵金属昂贵的价格使催化剂的成本太高,不易推广。所以人们转而把注意力投向过渡金属氧化物(包括Cu、Fe、Co、Mn、Ni、Sn的氧化物及各种多组分氧化物),但主要的缺陷是反应条件下的流失。 本论文就是着眼于解决铜和锰非贵金属催化剂的流失开展了研究工作。在本研究工作中,CuZnAl和MnZnCe催化剂和共沉淀后高温焙烧的方法制备。在高压釜和固定床装置中对多种典型的模拟污染物和实际废水的催化降解进行反应评价,表明CuZnAl、MnZnCe催化剂对于催化湿式氧化不仅有较好的催化活性,同时铜和锰的流失得到了控制(对COD为5g/L的苯酚液去除率分别为93.3%,97.8%;流失分别为0.3ppm、0.8ppm)。 我们研究了制备条件的影响和原子配比对前驱体的作用,还有生成氧化物后焙烧温度的作用。通过XRD,TPR和TG等方式的表征说明,类水滑石前驱体是复合氧化物稳定性的关键,且调整适宜的焙烧温度才能达到最佳的催化活性。可能的机理是类水滑石前驱体在700焙烧过程中氧化物和尖晶石形成合并相,两者的强烈相互作用促使催化剂表现出高稳定性。MnZnCe和CuZnAl水滑石体系引入催化湿式氧化领域,对解决非贵金属催化剂的流失问题打开了突破口,对催化湿式氧化中非贵金属催化剂走向应用具有重要意义,使催化湿式氧化技术更具应用前景。 MnZnCe催化剂也是催化湿式氧化一个有希望的方向,但其稳定性机理有待进一步研究。
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