【摘要】：甲硫醇作為一種典型的揮發(fā)性有機(jī)硫化合物(VOSCs),其來源廣泛、毒性強(qiáng),直接排放會對自然環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重影響。因此,對甲硫醇處理技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究已是迫在眉睫,針對工業(yè)生產(chǎn)過程中的甲硫醇尾氣治理的研究工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。催化分解法在去除甲硫醇方面因其具有高效、快速、幾乎無二次污染、不需引入額外的反應(yīng)劑(如H2、O2等)等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)有效的處理方法之一,可使甲硫醇催化分解成為簡單的無機(jī)碳?xì)浠衔锖鸵子谔幚淼臒o機(jī)硫化合物。本論文通過開發(fā)、研究系列鈰基固溶體及稀土改性HZSM-5沸石分子篩用于甲硫醇的催化分解性能研究。通過對制備催化劑進(jìn)行相關(guān)表征,詳細(xì)探究催化劑的結(jié)構(gòu)特性以及用于甲硫醇催化分解的反應(yīng)和失活機(jī)理,為甲硫醇尾氣的治理提供理論指導(dǎo)。主要結(jié)果歸納如下:1)采用微波輔助檸檬酸絡(luò)合法制備一系列不同鈰鋯比的鈰鋯固溶體,該制備方法可簡單、快速。考察不同含量鋯的摻雜對鈰鋯氧化復(fù)合物結(jié)構(gòu)特性及對甲硫醇催化活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,合成的鈰鋯固溶體均保留立方螢石結(jié)構(gòu),鋯的引入使固溶體晶粒變小、晶格收縮,且晶格參數(shù)“a”隨著鋯含量的增加而降低,但不產(chǎn)生更多的氧空位。在等量表面氧的情況下,Ce0.75Zr0.25O2具有最大比表面積、最好的還原性能,因而表現(xiàn)出最佳的催化活性,之后隨著鈰鋯比的增加其催化甲硫醇性能呈現(xiàn)下降趨勢。探究了 Ce0.75Zr0.25O2催化分解甲硫醇的產(chǎn)物分布情況,在催化分解甲硫醇的反應(yīng)中,二甲基硫醚僅為中間產(chǎn)物且僅在低溫區(qū)產(chǎn)生。2)采用不同價態(tài)及離子半徑的雜原子(Zr,Y)摻雜制備鈰基固溶體,通過考察雜原子價態(tài)和離子半徑對催化劑分解甲硫醇活性及穩(wěn)定性的影響,結(jié)合相關(guān)表征探究催化劑失活機(jī)理及氧物種與催化行為之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明,在催化分解甲硫醇過程中,鈰基催化劑表面晶格氧起決定性作用。CeO.75Zr0.25O2因更多的表面晶格氧協(xié)同更好的還原性能展現(xiàn)出更高的催化活性。Ce0.75Y0.25O2-δ與CeO2、Ce0.75Zr0.25O2相比展現(xiàn)出更好的催化穩(wěn)定性,這是因?yàn)镃e0.75Y0.25O2-δ擁有的更多氧空位可促進(jìn)體相晶格氧的遷移以補(bǔ)充表面晶格氧。簡而言之,鈰基催化劑中Ce和雜原子的價態(tài)差異顯著影響了表面晶格氧的數(shù)量及體相晶格氧的移動性,從而影響催化分解甲硫醇的活性及穩(wěn)定性。Ce和雜原子的離子半徑差異僅僅導(dǎo)致缺陷物種的形成,不會改善體相晶格氧的移動性,也不會提高催化劑的穩(wěn)定性。3)采用傳統(tǒng)浸漬法制備一系列稀土金屬(Nd、Er、Y)改性HZSM-5沸石分子篩催化劑用于甲硫醇的催化降解,并探究稀土改性對合成催化劑物化性能的影響。另外,通過一系列表征手段探究改性HZSM-5催化分解甲硫醇活性和穩(wěn)定性提高的原因。同時也對稀土金屬(Nd、Er、Y)改性HZSM-5催化劑的失活和再生進(jìn)行探究。結(jié)果表明,純HZSM-5催化劑在高于550℃下才可將甲硫醇完全轉(zhuǎn)化,而Nd改性HZSM-5催化劑可以明顯提高催化劑活性,在500℃可實(shí)現(xiàn)甲硫醇100%完全轉(zhuǎn)化。純HZSM-5及其他熱門催化劑(如鈰基催化劑)在約10h開始出現(xiàn)失活,Nd改性HZSM-5催化劑展現(xiàn)很高的穩(wěn)定性,60h在線反應(yīng)時間之后也無明顯的失活現(xiàn)象。改性HZSM-5催化劑的堿性位點(diǎn)數(shù)量增加有利于吸附更多的甲硫醇分子,同時強(qiáng)酸位點(diǎn)數(shù)量的降低導(dǎo)致催化劑的活性位點(diǎn)更加穩(wěn)定且能有效抑制催化劑表面積碳的形成。以上特性均可提高催化劑活性及穩(wěn)定性。另外,失活催化劑可在空氣中多次循環(huán)再生,具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
[Abstract]:This paper deals with the catalytic decomposition of methyl mercaptan as a typical volatile organic sulfur compound ( VOSCs ) , which has wide sources , strong toxicity and no secondary pollution to the natural environment and human health . The results are as follows : 1 ) The synthesis of cerium - zirconium solid solution has the best catalytic activity . The results are summarized as follows : 1 ) The catalytic decomposition of methyl mercaptan is a simple inorganic hydrocarbon and easy - to - treat inorganic sulfur compound . The experimental results show that the cerium - based solid solution and rare earth modified HZSM - 5 zeolite have the best catalytic activity . The catalytic degradation of HZSM - 5 zeolite with modified HZSM - 5 catalysts was investigated by a series of characterization methods . The results showed that the catalytic activity and stability of HZSM - 5 catalysts modified HZSM - 5 were improved by a series of characterization methods .
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O643.32;X701

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李曉峰;王晶;張磊;雷燕秋;劉攀;陳然;陳柯臻;何素芳;羅永明;;鈰和鐠改性Ni/Al_2O_3催化劑對甲醇水蒸氣重整制氫的影響[J];中國稀土學(xué)報;2016年04期

2 郝湖生;何德東;陸繼長;陳定凱;劉峰;陳然;韓彩蕓;高曉亞;何素芳;羅永明;;鈰改性對HZSM-5分子篩表面性質(zhì)及其催化降解甲硫醇(CH_3SH)的研究[J];中國稀土學(xué)報;2016年03期

3 趙銀中;;惡臭氣體危害及其處理技術(shù)[J];廣東化工;2014年13期

4 王艷杰;劉瑞;呂廣明;孫聆東;黃云輝;嚴(yán)純?nèi)A;;納米CeO_2的催化基礎(chǔ)及應(yīng)用研究進(jìn)展[J];中國稀土學(xué)報;2014年03期

5 張帆;王祖武;吳曉璇;周思宇;蔣遙;肖天白;向秀華;;有機(jī)硫惡臭氣體治理方法的研究進(jìn)展[J];湖北理工學(xué)院學(xué)報;2013年04期

6 Hongpeng Zhang;Haichao Liu;;Insights into support effects on Ce-Zr-O mixed oxide-supported gold catalysts in CO oxidation[J];Journal of Energy Chemistry;2013年01期

7 Herma Dina Setiabudi;Sugeng Triwahyono;Aishah Abdul Jalil;Nur Hidayatul Nazirah Kamarudin;Muhammad Arif Ab Aziz;;Effect of iridium loading on HZSM-5 for isomerization of n-heptane[J];Journal of Natural Gas Chemistry;2011年05期

8 何杰;趙俊斌;蘭允祥;;二甲基硫和乙硫醇在層狀K_(1-2x)M_xTiNbO_5(M=Mn~(2+)、Ni~(2+))上的吸附與光催化氧化作用[J];燃料化學(xué)學(xué)報;2009年04期

9 王美艷;朱天樂;樊星;;低濃度苯系物在室溫下的MnO_x/Al_2O_3催化O_3氧化[J];中國環(huán)境科學(xué);2009年08期

10 孫勇;;含甲硫醇尾氣的治理[J];精細(xì)化工原料及中間體;2008年10期

，

本文編號：2132430