吸附—催化剂吸附苯酚及干法催化氧化所吸附苯酚行为的研究

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含酚废水是工业废水中常见的一种,其来源广且排放量大,造成的污染严重。含酚废水的处理方法很多,其中干法催化氧化是一种较为有效的有机废水处理方法,它利用固体吸附剂进行有机物的富集,再利用负载于载体吸附剂之上的催化剂,对所吸附的有机物进行催化氧化。本课题制备了用于干法催化氧化的吸附-催化剂,并讨论了其对苯酚的吸附及催化作用。选取吸附能力较强的活性炭作为载体,于其上担载过渡金属氧化物制备了吸附-催化剂,并研究了不同金属担载量、不同过渡金属氧化物以及不同载体粒径的吸附-催化剂对苯酚吸附及干法催化氧化作用的影响。实验分为以下三个部分:(1)吸附—催化剂的制备与表征(2)吸附实验(3)催化氧化实验第一部分主要从三种活性炭中选取了吸附性能较好的一种作为载体,以这种活性炭为载体,负载Cu、Ni、Ce、Co、Fe过渡金属氧化物的吸附-催化剂,并对催化剂进行了表征。制成的吸附-催化剂成功的担载了过度金属氧化物,并与载体炭具有近乎相同的比表面积与孔容,表现出与活性炭相似的吸附特征。第二部分主要进行了吸附实验,考察了吸附-催化剂及其载体炭对苯酚的吸附。当载体粒径在80目以下时,随着载体炭粒径减小,其作载体的吸附-催化剂对苯酚的吸附能力有所增大,直至粒径减小至80-120目,吸附能力趋于稳定。而吸附-催化剂上金属的担载对苯酚的吸附性能影响不大。第三部分主要是研究不同过渡金属氧化物以及不同金属担载量的吸附-催化剂对苯酚干法催化氧化作用的影响,结果发现:铜基催化剂金属担载量由2%增加到5%时,反应起始温度与DTG峰值均降低15-25℃,表现出的催化氧化的性能有所提高;而其担载量再增至10%时,相比5%催化氧化性能变化并不明显,可见5%为较好的金属担载量。另外Cu、Ce、Co、Ni和Fe等金属的过渡金属氧化物制成的吸附-催化剂,对苯酚均有不同程度的催化作用,其中铜和铈的催化氧化性能较好。实验还以本征反应动力学为基础,建立了以上五种过渡金属氧化物催化条件下苯酚催化氧化动力学的数学模型,并根据动力学模型得出了实验条件下苯酚催化氧化的动力学参数。苯酚催化氧化的活化能为30-38KJ/mol.在铜基催化剂催化条件下,苯酚氧化过程的表观活化能最小,为30.43KJ/mol,说明铜基催化剂对苯酚有着最好的催化效果。
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