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二噁英作为一类具有剧毒性并且对生态环境和人类健康有着巨大危害的持久性有机污染物,引起了国际社会的广泛关注。为了减少垃圾焚烧以及工业生产过程中二噁英在环境中的排放量,催化燃烧法由于其具有能耗低、降解效率高、无二次污染、适用范围广、操作简单等优点使其在工业上得到了大规模的应用,成为当前催化降解气相二噁英的研究热点。本论文采用干粉混合法制备了一系列V-Ti、Mn-Ti及相应掺杂改性的催化剂,以氯苯作为二噁英模拟反应物分子进行了催化降解试验;探讨活性组分的含量、煅烧温度、过渡金属氧化物掺杂、镧系金属氧化物掺杂以及硫酸根的改性对催化剂活性的影响;同时采用X-射线衍射分析(XRD)、比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、程序升温还原(H2-TPR)和X-射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征,结果表明:(1)V2O5含量对V-Ti催化剂的低温催化性能有很大的影响,V2O5含量过低会导致V-Ti催化剂的活性位不足,低温催化性能不佳,而当V2O5含量过高则会出现活性组分的团聚,导致低温催化效率下降。V2O5含量为6wt%的V-Ti催化剂具有最佳的低温催化活性,其在200℃反应温度下,催化效率达到60%,在300℃时,效率达到95%。Mn-Ti催化剂表面均匀分布的Mn氧化物种活性位对其低温催化活性也有非常大的影响,当Mn含量为3.2wt%时,低温催化活性已经达到最佳状态,在200℃反应温度下,催化效率达36%,在300℃时的效率达72%;然而将Mn含量进一步增加到5.8wt%时其低温催化活性并未得到提高,也说明了Mn含量为3.2wt%时,Mn氧化物种活性位已经充分负载在了TiO2载体上了。(2)煅烧温度对于V-Ti和Mn-Ti催化剂的催化活性也有重要的影响,其都有随着煅烧温度的升高催化活性逐步降低的趋势,即η(400℃)>η(500℃)>η(600℃)>η(700℃),原因在于随着煅烧温度的升高会引起锐钛矿型TiO2载体向金红石TiO2转变和TiO2晶粒粗化,比表面积、孔容以及活性位也相应减少,这些因素都会使催化剂的低温催化活性下降。(3)过渡金属氧化物、镧系金属氧化物掺杂和硫酸铵的改性对V-Ti及Mn-Ti催化剂的低温催化活性有不同程度的影响,就过渡金属氧化物而言,CoOx能提高V-Ti和Mn-Ti催化剂的低温催化效率,NbOx能提高V-Ti催化剂的中高温催化效率,YOx能提高Mn-Ti催化剂的中高温催化效率;就镧系金属氧化物而言,CeOx能极大地提高V-Ti和Mn-Ti催化剂的低温催化效率,NdOx能提高V-Ti催化剂的中高温催化效率,PrOx能提高Mn-Ti催化剂的中高温催化效率;其中低温催化效率最佳的为CeOx的掺杂,效果最佳的V-Ce-Ti和Mn-Ce-Ti催化剂在200℃的催化反应温度下的催化降解效率分别为75%和53%;对于硫酸铵改性的V-Ti催化剂来说,随着硫酸根含量的不断增加其催化降解效率出现了小幅度递增的趋势,在200℃的反应温度下,硫酸根含量为1wt%、3wt%和5wt%的V-Ti-SO42-催化剂的氯苯降解效率分别为61%、63%和66%,其原因在于随着硫酸根含量的不断增加催化剂的比表面积和孔容显著增大,同时锐钛矿型TiO2晶粒的细化有利于活性组分在载体上的均匀负载,这些因素都有利于催化剂对氯苯分子的催化燃烧,从而催化降解效率得到一定程度的提高。