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液相催化加氢法是一种清洁高效的新型污染物处理方法,近十余年来被广泛应用于卤代有机物脱卤和无机氧化物,如硝酸盐、溴酸盐、高氯酸盐等的催化还原,但六价铬(Cr(Ⅵ))和三氯乙酸(TCA)的液相催化加氢还原研究较少,目前只有极少数的报道。本文针对这一课题,结合已有的研究基础,深入探讨了Cr(Ⅵ)的液相催化加氢还原反应的机理及影响因素,并对TCA的液相催化加氢还原进行了初探。对几种催化剂的催化加氢实验数据进行了全面的分析和归纳,为合成高效的催化加氢还原Cr(Ⅵ)和TCA催化剂提供了科学的资料和依据。 本论文以催化剂的研究为出发点,通过电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、Zeta电位等表征手段及催化加氢实验,系统地研究了Pd/Al2O3催化剂的微观形貌和组成结构。此外,通过Cr(Ⅵ)的催化加氢还原反应,研究了Pd/Al2O3催化剂的催化活性,并探讨了影响Cr(Ⅵ)还原的因素,包括催化剂的加入量、Cr(Ⅵ)的初始浓度、溶液的pH和活性金属的负载量等。 在Cr(Ⅵ)的液相催化加氢还原中,从催化还原效果来看,Pd/Al2O3能高效地还原Cr(Ⅵ),Cr(Ⅵ)在短时间内降至分光光度计检测限之下。从反应条件来看,反应溶液的pH对Cr(Ⅵ)的液相催化还原有至关重要的影响。Cr(Ⅵ)在水溶液中的催化加氢反应受催化剂表面酸性影响,属于吸附抑制型反应,在其他条件不变的情况下,较低的pH值,使催化剂表面酸性升高,有利于Cr(Ⅵ)加氢还原反应的进行。pH=1.5时催化效果最佳;而pH=3.0时,Cr(Ⅵ)几乎不降解。降低Cr(Ⅵ)初始浓度,能够促进Cr(Ⅵ)的还原,也是这一机制作用的结果。另外,在一定范围内,Pd负载量越高越有利于Cr(Ⅵ)的还原。 在TCA的液相催化反应研究中,本文对TCA的催化加氢反应进行初探,对比了Pd/C、Pd/SiO2、 Pd/TiO2、 Pd/Al2O3的催化活性,这几种催化剂对TCA均有一定的还原效果。TCA在还原反应过程中会生成二氯乙酸(DCA)、一氯乙酸(MCA)和乙酸(CA),反应全过程遵守碳平衡,表明TCA的还原产物仅有这三种。不同的载体对催化活性有很大的影响。Pd/Al2O3催化活性明显优于Pd/TiO2,Pd/SiO2和Pd/C。催化剂的加入量也对TCA还原反应有影响,较高的催化剂加入量,有利于反应速率的提高和CA的生成。