本文關(guān)鍵詞：鈰系催化劑的制備及其催化臭氧化性能研究

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【摘要】：臭氧氧化技術(shù)作為高級(jí)氧化技術(shù)的一個(gè)重要方面,在水處理中應(yīng)用非常廣泛,尤其是非均相催化臭氧化技術(shù)。含酚廢水是一種常見的工業(yè)有機(jī)污染物,且來源廣泛、數(shù)量巨大、危害較深,因此,本文構(gòu)建了非均相催化臭氧氧化體系,研究制備了一種以Al_2O_3為載體的鈰系催化劑,并采用該工藝對(duì)苯酚模擬廢水深度處理進(jìn)行了試驗(yàn)研究。采用浸漬沉淀法制備了單組份金屬氧化物CeO_x/Al_2O_3,為了進(jìn)一步提高催化劑性能,引入助劑金屬M(fèi)n,制備了復(fù)合金屬氧化物Mn CeO_x/Al_2O_3作為催化臭氧化催化劑,分別對(duì)兩種催化劑的制備條件進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)所制備的催化劑進(jìn)行表征,探究其催化臭氧化性能及機(jī)理。對(duì)催化劑CeO_x/Al_2O_3的制備條件進(jìn)行了研究,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析軟件Design Expertv8.0.5b設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),以此確定催化劑的最佳制備工藝為:焙燒溫度380℃、焙燒時(shí)間3.87h、浸漬液濃度0.7mol/L,其預(yù)測最高去除率為92.4724%。在非均相臭氧催化體系中,對(duì)其進(jìn)行有效性驗(yàn)證,在最優(yōu)條件下制備催化劑CeO_x/A1_2O_3處理初始濃度為100mg/L苯酚30min,在此條件下實(shí)際去除率為91.08%。通過BET、XRD、XPS、SEM、FT-IR等手段對(duì)催化劑CeO_x/A1_2O_3進(jìn)行表征,結(jié)果表明,催化劑表面為分散均勻、較小顆粒組成的介孔結(jié)構(gòu),孔道多、比表面積大。在CeO_x/Al_2O_3中元素Ce主要以兩種價(jià)態(tài)形式存在,且Ce3+和Ce4+具有協(xié)同效應(yīng);對(duì)比載體和催化劑的紅外圖譜,CeO_x/A1_2O_3表面有豐富的羥基官能團(tuán),能夠加速催化反應(yīng)的進(jìn)行。在單組份催化劑的基礎(chǔ)上,為了進(jìn)一步提高催化劑的催化性能,比較添加了三種助劑金屬Ti、Cu和Mn,篩選出較高活性的催化劑Mn CeO_x/Al_2O_3,根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對(duì)催化劑MnCeO_x/Al_2O_3進(jìn)行制備條件優(yōu)化,確定最佳制備條件為:摩爾比為0.7,焙燒溫度382℃,焙燒時(shí)間3.7h,為驗(yàn)證預(yù)測模型的準(zhǔn)確可靠,在最優(yōu)條件下進(jìn)行3次平行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),得到去除率平均值為99.01%。通過BET、XRD、XPS、SEM、FT-IR等手段對(duì)催化劑MnCeO_x/A1_2O_3進(jìn)行表征,結(jié)果表明,催化劑表面由于金屬錳的負(fù)載使得鈰的負(fù)載更加均勻,催化劑表面介孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜,孔道多、比表面積大。錳的氧化物以MnO2、Mn2O3形式存在,與單組份催化劑相比,催化劑表面含有的羥基基團(tuán)更加豐富,復(fù)合型氧化物體現(xiàn)出協(xié)同作用,催化活性高于單一組分催化劑。此外,本文還探討了不同反應(yīng)溫度、初始p H值、催化劑和臭氧投加量及反應(yīng)初始濃度對(duì)催化臭氧化苯酚的影響。負(fù)載金屬Ce元素后,相對(duì)于載體CeO_x/Al_2O_3表面羥基量增加,負(fù)載Mn后,MnCeO_x/Al_2O_3表面羥基強(qiáng)度最大,其催化效果最好。通過向?qū)嶒?yàn)體系中投加50mg/L高濃度的抑制羥基自由基的叔丁醇,氧化體系中目標(biāo)污染物苯酚的去除受到了顯著的抑制,高濃度叔丁醇損耗了體系中生成的?OH,顯著地抑制了體系中?OH的產(chǎn)生和對(duì)苯酚的降解,因而更進(jìn)一步間接證明了臭氧/MnCeO_x/Al_2O_3及臭氧/CeO_x/Al_2O_3的催化氧化體系遵照?OH作用原理。
【關(guān)鍵詞】：催化臭氧化 金屬氧化物 苯酚 CeO_x/A1_2O_3 MnCeO_x/A1_2O_3
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;O643.36
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-17
• 1 緒論17-28
• 1.1 研究背景17
• 1.2 水中有機(jī)污染物的去除技術(shù)17-20
• 1.3 非均相催化臭氧氧化技術(shù)20-23
• 1.4 稀土多相催化臭氧氧化技術(shù)23-25
• 1.5 非均相催化臭氧化技術(shù)存在的問題及解決途徑25-26
• 1.6 研究的目的和內(nèi)容26-28
• 2 實(shí)驗(yàn)部分28-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器28-30
• 2.3 催化劑的制備及降解實(shí)驗(yàn)30-31
• 2.4 分析測定方法31-32
• 2.5 催化劑表征方法32-34
• 3 鈰系催化劑的降解效能與評(píng)價(jià)34-51
• 3.1 鈰系催化劑對(duì)苯酚的降解效率34-35
• 3.2 催化劑制備35-37
• 3.3 響應(yīng)面分析37-41
• 3.4 催化劑的表征與分析41-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 4 添加助劑金屬M(fèi)n的催化劑降解效能與評(píng)價(jià)51-66
• 4.1 助劑金屬的篩選51-52
• 4.2 制備條件優(yōu)化52-53
• 4.3 響應(yīng)面分析53-55
• 4.4 催化劑的表征與分析55-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 5 催化劑MnCeO_x/A1_2O_3催化降解實(shí)驗(yàn)及機(jī)理分析66-74
• 5.1 降解條件實(shí)驗(yàn)66-70
• 5.2 催化劑的組成和結(jié)構(gòu)對(duì)催化活性的影響70-72
• 5.3 自由基抑制劑對(duì)催化活性的影響72-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 6 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74
• 6.2 展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-83
• 個(gè)人簡歷83-85
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐貞貞;過渡金屬羥基氧化物催化臭氧氧化水中痕量pCNB的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：796699