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氢同位素交换工艺在重水提氚、重水生产以及含氚废水处理等方面存在很大的应用价值。但由于疏水催化剂的研究缓慢,目前氢同位素交换工艺以气相催化交换反应为主(VPCE)为主。但是VPCE工艺操作温度高(>200℃)、操作压力大(0.2 Mpa)、能量消耗大。而液相催化交换反应(LPCE)在常压、50-80℃的操作环境下即可进行。液相催化交换工艺的潜在应用价值迫使加快疏水催化剂的研究。 本文以苯乙烯(St)为单体,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,使用致孔剂A和致孔剂B体积比为1:1的混合致孔剂,采用悬浮聚合法优化工艺条件制备大粒径(d≈0.8-1 mm)苯乙烯/二乙烯基苯共聚物微球SDB。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面分析(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG-DTA)等对制备的载体SDB进行表征。结果表明:制备的SDB直径为0.8-1.0 mm、孔径1.02 nm、比表面积244 m2/g、接触角132o,在温度350℃以下保持稳定。载体表面悬挂双键数量0.96~1.02 mmol/g。 以自制的大粒径SDB球为载体,i-POL为溶剂,采用浸渍还原法制备Pt-SDB疏水催化剂。考察浸渍时间、浸渍温度等浸渍条件及氢气还原温度对催化剂制备的影响,得到分散度好、粒径分布均匀的Pt-SDB疏水催化剂。催化剂最佳的制备条件为:浸渍温度30℃-60℃,浸渍时间12 h以上,分散剂聚乙烯醇的用量为0.8 wt%,氢气还原温度为200℃-300℃,还原时间8-12 h。程序升温脱附、X射线光电子能谱分析(XPS)等分析测试手段测试结果表明,Pt-SDB催化剂接触角为125o、比表面积为40 m2/g、在350℃温度以下稳定;活性组分铂元素呈双层负载,分散度约为50%,单质铂占表面铂元素含量的60%以上。 采用液相催化交换(LPCE)工艺对催化剂的催化活性进行测试。采用评价催化剂催化H、D交换性能方法模拟催化H、T交换性能。分别考察了温度和气液比对催化剂催化性能的影响,分别在50℃、60℃、70℃、80℃四个温度、1:1~1:4四个气液比下进行测试,结果表明温度为80℃,气液比为1:2时,催化剂催化氢同位素交换催化性能最佳,气相氢气中氘浓度达9851 ppm。分别测试催化剂在60℃、70℃、80℃三个温度下持续反应60 h的催化剂活性,发现催化剂活性略有下降。 此外,本文对催化剂吸附CO中毒性能进行初步研究,CO气体吸附在催化剂表面活性位点上,阻碍反应气体接触催化剂导致催化剂失活。