【摘要】：甲硫醇作為一種典型的揮發(fā)性有機硫化合物(VOSCs),其來源廣泛、毒性強,直接排放會對自然環(huán)境和人體健康造成嚴重影響。因此,對甲硫醇處理技術的應用基礎研究已是迫在眉睫,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劑(如H2、O2等)等優(yōu)點被認為是最經(jīng)濟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碳氫化合物和易于處理的無機硫化合物。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行相關表征,詳細探究催化劑的結(jié)構(gòu)特性以及用于甲硫醇催化分解的反應和失活機理,為甲硫醇尾氣的治理提供理論指導。主要結(jié)果歸納如下:1)采用微波輔助檸檬酸絡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�？疾觳煌夸喌膿诫s對鈰鋯氧化復合物結(jié)構(gòu)特性及對甲硫醇催化活性的影響。實驗結(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)合相關表征探究催化劑失活機理及氧物種與催化行為之間的關系。實驗表明,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,這是因為Ce0.75Y0.25O2-δ擁有的更多氧空位可促進體相晶格氧的遷移以補充表面晶格氧。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催化劑的堿性位點數(shù)量增加有利于吸附更多的甲硫醇分子,同時強酸位點數(shù)量的降低導致催化劑的活性位點更加穩(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 .
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O643.32;X701

【參考文獻】

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本文編號：2132430